車輛中心 研究發展處 王毓翔

QNX是商業類Unix即時作業系統，主要針對嵌入式系統市場，QNX的應用範圍相當廣泛，以汽車領域而言，目前全球有超過250種車型使用QNX系統，包含PORSCHE、BMW、Mercedes-Benz、Audi…等高階品牌(圖1)，另因其優越的效能，QNX也常用於需快速反饋的汽車中控系統或儀表板（圖2）。除了汽車領域，QNX亦積極與通訊領域、軌道交通、醫療器材、航空與航太領域等各大公司合作，並扮演著關鍵角色。

圖 1 QNX車輛合作廠商
來源:QNX Software Systems


圖 2 QNX中控畫面展示
圖片來源:QNX Software Systems

QNX具微內核(Microkernel)、模組化(Module)等特點，並以訊息匯流排(Message bus)傳輸的嚴格即時作業系統(Hard Real-time OS)為基礎，架構如圖3所示。其中，「微內核」指的是QNX核心，體積小巧且運行速度快，提供四種服務包含：任務排程、行程間通訊、底層網路通訊與中斷處理，均為QNX內核最重要的功能；而「模組化」包含：應用程式、OS服務、驅動程式皆分類為使用者階段的功能，並被設計為獨立的模組。

圖 3 QNX架構示意圖
來源:QNX Software Systems

QNX系統的開發者可以根據硬體設計選擇是否要載入特定的服務與功能，且不用另外去修改QNX的核心，因此QNX的嵌入式作業系統可以設計得非常小，同時有相當好的效率與完整的功能呈現。關於訊息匯流排，意即QNX內核中的行程間通訊，各服務會經由特定的函式來傳輸訊息，保障各程序能夠擁有互相獨立與受保護的空間，發生問題的程式會被終止並重啟，因此有問題的應用程式不會影響到其他組件的穩定性。

對於嵌入式作業系統的選擇，可依需求判斷，有人將QNX開發比喻為一種加法的概念，在精簡的核心中將所需功能加上去，而Linux開發則是減法的概念，從龐大的核心中，將不需要的資料去除，兩者並無絕對的優劣，端看開發者對於作業系統的要求來做取捨，若需要高度的即時性與可靠性，QNX是可行的方案，而考慮到開發的難易與資源多寡則可以選擇Linux作為作業系統，儘管Linux有為人詬病的核心載入較慢的問題，但因其為開放式的系統，驅動或功能的支援較多，而QNX作業系統則因為須購買授權，故門檻較高，若官方沒提供驅動程式，則需要自己撰寫驅動程式，這方面則是較為麻煩的地方。

車輛中心（ARTC）目前已導入QNX車規作業系統開發研究，主要開發平台使用NXP的i.MX6四核心處理器，ARTC已在該開發板上運行QNX作業系統，並可利用CAN通訊來控制影像的切換，如下圖4所示。

圖 4 ARTC開發平台與開機完成示意圖

經由該系統進行CAN的管理功能，ARTC正進行將駕駛監控系統、車道辨識等影像辨識功能移植到搭載QNX的i.MX6開發板，目標係開發出具高可靠度與效率的ADAS先進駕駛輔助系統。