COQOS Hypervisor SDK

COQOS Hypervisor SDK ermöglicht die Integration mehrerer Funktionalitäten auf einer einzigen Hardware und bietet gleichzeitig Interferenzfreiheit zwischen Systemen unterschiedlicher Kritikalität. Ein typischer Anwendungsfall ist der sichere Cockpit-Controller, der gleichzeitig ein Kombiinstrument und ein Infotainmentsystem im Fahrzeug auf einem einzigen Prozessor betreibt.

Zentrale Technologie des COQOS Hypervisor SDK ist der Hypervisor. Der Hypervisor ermöglicht es, mehrere Gastbetriebssysteme (einschließlich Linux, Android, AUTOSAR oder andere Betriebssysteme) in getrennten virtuellen Maschinen auszuführen. Der Hypervisor von OpenSynergy ist ein Hypervisor der nächsten Generation, der die neuesten Hardware-Erweiterungen voll ausnutzt und speziell auf die Bedürfnisse von Automobilanwendungen zugeschnitten ist. Durch den schlanken Kernel und die Unterstützung der Hardware-Virtualisierung erreicht er eine hohe Effizienz und absolute Funktionszuverlässigkeit. Gastbetriebssysteme wie Linux oder Android müssen für die Ausführung in einer VM nicht angepasst werden und die Anwendungen auf diesen Gästen erreichen eine Leistung, die der von nativ ausgeführten Anwendungen nahekommt. Das System ist aufgrund der minimalen vertrauenswürdigen Code-Basis außerordentlich flexibel, wirtschaftlich und funktionssicher. OpenSynergy hat seine langjährige Erfahrung und hochspezialisierte Automotive-Expertise in die Entwicklung dieses Produktes einfließen lassen.

Auf dem Hypervisor bietet das SDK modulare Funktionen an, die an die Bedürfnisse des Kunden angepasst werden. Das IXCF Communication Framework überträgt Daten sicher zwischen den VMs: Es bietet virtuelle Vernetzung zwischen den VMs und ermöglicht die effiziente gemeinsame Nutzung von Daten und Ereignissen. Darüber hinaus enthält das COQOS Hypervisor SDK die Treiber, die für die gemeinsame Nutzung bestimmter SoC-Ressourcen erforderlich sind, einschließlich der gemeinsamen Nutzung von Massenspeicher, Grafikverarbeitung oder Anzeigen.

Für Kunden, die eine nahtlose Integration des Steuergeräts in das fahrzeuginterne Netzwerk benötigen und gleichzeitig Mehrzweck-Softwaresysteme auf derselben Plattform ausführen, kann COQOS Hypervisor SDK eine vorintegrierte AUTOSAR-Umgebung in einer dedizierten VM bereitstellen. Es bietet die schnellste Möglichkeit für die Installation von AUTOSAR-konformen Automotive-Standardservices, wie z. B. die Diagnose, und ermöglicht die Verwendung von AUTOSAR-Softwarekomponenten, die Echtzeitanwendungen implementieren.

Der COQOS-Hypervisor wurde gemäß Automotive SPICE und ISO26262 ASIL-B entwickelt.

Hier finden Sie eine Beschreibung eines typischen Anwendungsfalles wie zum Beispiel eines „Safe Cockpit Controllers“.


Skalieren und flexibel einsetzen

COQOS Hypervisor SDK kann über verschiedene Applikationen skalieren. Es kann auf sehr kleinen Prozessoren oder auf sehr leistungsstarken Multicore-Prozessoren laufen. Es kann für einfache, kleine Systeme mit nur wenigen virtuellen Maschinen (VMs) verwendet werden und eignet sich ebenso z. B. für komplexe Infotainment-Systeme mit mehreren Gastbetriebssystemen in einer jeweiligen VM.

Hardware effizient ausnutzen

Die Zuordnung der VMs zu den unterschiedlichen Kernen in einem Multicore-Prozessor ist sehr flexibel: Es können mehrere davon auf einen Kern zugreifen oder, umgekehrt, eine VM kann über die Rechenleistung mehrerer Kerne verfügen. Durch den minimalistischen Typ-1-Hypervisor werden maximale Erweiterungen der Hardware-Virtualisierung möglich.

Safety verbessern

Die Abschottung der Funktionen in eigenen VMs auf dem COQOS Hypervisor SDK sorgt dafür, dass sich funktionale Störungen nicht auf andere VMs übertragen. Diese Architektur erleichtert es, die Herausforderungen hoher Funktionssicherheit zu bewältigen.
Der Hypervisor wurde von Grund auf so entworfen, dass er alle Anwendungen unterstützt, die hohe Anforderungen an funktionale Sicherheit und Angriffssicherheit erfüllen.
Eine konfigurierbare Kontrollinstanz (Watchdog) – in einer gesonderten VM- kann das Verhalten bestimmter Anwendungen beobachten und aktiv werden, wenn sich das System nicht korrekt verhält.

Security herstellen

Auf den virtuellen Maschinen (VMs) auf dem COQOS Hypervisor SDK werden die Gastbetriebssysteme unabhängig voneinander ausgeführt. Deshalb fungiert die Partitionierung als Firewall und schützt sicher vor Angriffen von außen.

AUTOSAR nahtlos integrieren

COQOS Hypervisor SDK enthält ein CAN-Gateway (COQOSAR), integriert in einer eigens dafür bestimmten virtuellen Maschine. Sie ermöglicht

  • die nahtlose Integration von Steuergeräten, die COQOS Hypervisor SDK ausführen, in das Bordnetz
  • den schnellsten Weg zur Installation von AUTOSAR-konformen Automotive-Standarddiensten wie z. B. Diagnose
  • die Anwendung von AUTOSAR-Software-Komponenten, die Echtzeitapplikationen implementieren.

Zeit und Kosten sparen

Der Einsatz von Open-Source-Software ermöglicht die Wiederverwendung von Software-Systemen aus der Unterhaltungselektronik. Das reduziert den Entwicklungsaufwand und verkürzt relevant die Zeit für die Entwicklung von Infotainment-Systemen im Auto.

Effizienter Hypervisor

Der COQOS-Hypervisor

  • hat ein schlankes und innovatives Design, das hohe Leistung, Sicherheit und Sicherheit ohne Altlasten bietet.
  • unterstützt die vollständige Virtualisierung der CPU für das Gastbetriebssystem.
  • wurde gemäß Automotive SPICE und ISO26262 ASIL-B-Verfahren entwickelt
  • baut auf jahrelange Erfahrung aus Forschung und Automobil-Serienproduktion auf
  • hat keine Open-Source-Komponenten
  • unterstützt vollständige Automotive-Anwendungen und Automotive-Multicore-SoCs.

Hardware Support

Target processor architectures

  • ARMv7VE-A
  • ARMv8-A
  • Intel® x86-64


SoCs

  • NXP i.MX 8
  • Texas Instruments Jacinto 6
  • Qualcomm Snapdragon™ 820A
  • Renesas R-Car H3
  • Intel® Atom™ E3826
  • For target support packages please contact OpenSynergy.


Hypervisor

The hypervisor creates virtual machines (VMs):

  • Type-1 hypervisor which runs directly on the host’s hardware to control the hardware and to manage guest operating systems
  • Hardware virtualization enables: ◦ shorter development time ◦ guest OS can run unmodified ◦ better performance
  • Partitioning of processor resources (execution time and memory)
  • Periphery only visible from the VM it is assigned to
  • Scheduling enables to run several virtual cores on a single physical core.


Android and Linux

COQOS SDK supports the following guest
operating systems:

  • Latest linux versions (following roadmap of chipset vendors)
  • Latest Android versions (following roadmap of chipset vendors).


COQOSAR

The AUTOSAR environment COQOSAR incorporates the:

  • AUTOSAR Operating System (Release 4.x)
  • CAN driver
  • CAN gateway
  • OpenSynergy’s Automotive Communication Framework (ACF)

Features

Fast-boot
COQOS SDK includes a fast-boot loader and a modular-boot mechanism, which allows VMs to load and start sequentially.


Shared Drivers

Several VMs with graphic-intensive applications fulfilling different requirements on safety and real-time performance can share one display surface (Shared Graphics) and can use the same Graphics Processing Unit (GPU) and display hardware concurrently (Shared GPU).


Shared Hardware

Many important use cases require that a single hardware resource is shared among multiple VMs. OpenSynergy’s approach enables graphical output of VMs that run on top of a hypervisor with different requirements in terms of safety and real time performance on one or multiple displays.


Inter-X Communication Framework (IXCF)

IXCF transfers data between VMs running multi-purpose or real time operating systems. IXCF consist of:

  • Automotive Communication Framework (ACF)
  • Virtual Network (VNET)
  • Virtual Character Driver (VCHAR)


System Supervisor

A configurable watchdog (contained in a separate VM) can observe the behavior of specific applications, and take action when the system does not behave correctly