RTOS, SDV 이전 자동차의 운영체제

 

전통적인 자동차에서 사용된 OS

전통적인 자동차에서 사용되었던 운영체제(OS)는 오늘날의 소프트웨어 정의 차량(SDV)처럼 복잡하지 않았습니다. 그러나 전자 제어 장치(ECU)를 제어하기 위해 다양한 임베디드 운영체제들이 사용되었습니다. 이 운영체제들은 주로 특정 기능을 제어하고 관리하기 위한 실시간 처리가 필요한 RTOS(Real-Time Operating System)였으며, 각 ECU에서 독립적으로 운영되었습니다.

자동차의 RTOS 종류

1. QNX Neutrino RTOS
   • QNX는 실시간 운영체제(RTOS)로, 고신뢰성이 요구되는 시스템에서 주로 사용되었습니다. QNX는 특히 자동차의 인포테인먼트 시스템 및 디지털 계기판과 같은 인터페이스 기반 시스템에서 많이 사용되었습니다.
   • 특징: 마이크로커널 아키텍처를 사용하여 각 기능을 독립적으로 관리하며, 시스템 충돌이 발생하더라도 다른 기능에 영향을 미치지 않도록 설계되었습니다. 높은 안정성과 실시간 성능을 제공하여 많은 자동차 제조사들이 인포테인먼트 시스템에 채택했습니다.
   • 주요 사용처: 인포테인먼트 시스템, 차량 디스플레이, 디지털 계기판, ADAS(고급 운전자 보조 시스템) 등.
2. VxWorks
   • VxWorks는 Wind River Systems에서 개발한 실시간 운영체제로, 항공우주, 군사 시스템 등에서 신뢰성이 높은 소프트웨어로 자리 잡았습니다. 자동차 시스템에서도 일부 사용되었으며, 특히 안전성이 중요한 시스템에 적용되었습니다.
   • 특징: 실시간 처리 능력이 뛰어나며, 안전성이 중요한 자동차의 핵심 시스템(예: 안전 제어 시스템)에서 사용되었습니다.
   • 주요 사용처: 안전 제어 시스템, 운전자 보조 시스템 등.
3. FreeRTOS
   • FreeRTOS는 경량화된 오픈 소스 실시간 운영체제로, 임베디드 시스템에서 널리 사용되었습니다. 자동차에서는 주로 저사양 ECU나 간단한 기능을 처리하는 소프트웨어에 사용되었습니다.
   • 특징: 작고 가벼운 메모리 사용량 덕분에 간단한 ECU에서 자주 사용되었으며, 오픈 소스 특성 덕분에 다양한 맞춤형 개발이 가능했습니다.
   • 주요 사용처: 작은 ECU, 간단한 차량 제어 시스템 등.
4. Windows Embedded Automotive
   • 마이크로소프트에서 개발한 Windows Embedded Automotive는 차량용 인포테인먼트 시스템을 지원하는 운영체제로, 일부 자동차 제조사들이 채택했습니다. 예를 들어, 포드의 SYNC 시스템은 이 운영체제를 기반으로 개발되었습니다.
   • 특징: 네트워크 연결, 음성 인식, 멀티미디어 기능 등 다양한 인터페이스와 멀티태스킹 기능을 제공했습니다.
   • 주요 사용처: 포드 SYNC와 같은 인포테인먼트 시스템, 내비게이션 시스템 등.

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자동차에 적용된 RTOS의 주요 특징

1. 단일 목적 운영:
   • 전통적인 자동차 운영체제는 단일 목적을 위해 설계된 소프트웨어였습니다. 예를 들어, 엔진 제어용 ECU는 오직 엔진의 성능을 최적화하는 데 필요한 기능만을 담당했습니다. 각 ECU는 독립적으로 동작하며, 통합된 운영체제가 없었습니다.
2. 실시간 처리:
   • 실시간 처리가 필수적인 시스템에서 RTOS가 널리 사용되었습니다. 엔진 제어, 브레이크 시스템, 에어백 시스템 등은 즉각적인 반응이 요구되기 때문에 RTOS가 주로 적용되었습니다.
3. ECU 기반 분산 아키텍처:
   • 전통적인 자동차에서는 각 ECU가 각각의 기능을 담당하는 분산 아키텍처를 사용했습니다. 즉, 차량 내 여러 ECU가 각각 독립된 운영체제를 사용하여 작동하고, 차량 내 네트워크(CAN, LIN)를 통해 상호작용했습니다. 이를 통해 차량의 복잡한 시스템이 분리되어 제어되었습니다.
4. 통신 표준:
   • CAN, LIN, FlexRay와 같은 통신 프로토콜이 ECU 간 데이터를 주고받는 데 사용되었습니다. 이러한 프로토콜은 실시간 데이터를 처리하고, 우선순위를 바탕으로 시스템의 충돌을 방지했습니다.
5. 제한적인 기능과 업데이트:
   • 전통적인 자동차 운영체제는 주로 고정된 기능을 제공하며, 현재처럼 OTA(Over-The-Air) 업데이트를 통해 소프트웨어를 개선하는 방식이 없었습니다. 소프트웨어를 개선하려면 물리적인 ECU 교체나, 서비스 센터에서의 직접 업데이트가 필요했습니다.

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이때까지 RTOS면 충분했었지

전통적인 자동차에 사용된 운영체제는 실시간 처리와 안전성을 강조하는 RTOS를 중심으로 개발되었습니다. QNX, VxWorks와 같은 운영체제들은 자동차의 엔진 제어, 브레이크 시스템, 인포테인먼트 시스템, 안전 시스템 등 각기 다른 기능을 제어하는 데 사용되었습니다. 전통적인 차량 운영체제는 주로 ECU별로 분산되어 각 기능을 관리했으며, 오늘날의 SDV처럼 통합된 운영체제는 아니었습니다.

과거 자동차에서는 각 기능이 독립적으로 운영되었고, 이를 지원하는 운영체제도 특정 기능에 집중한 구조였으면 괜찮았습니다. 하지만 현대의 SDV는 다양한 시스템을 통합하여 소프트웨어로 제어할 필요가 생기죠.