AUTOSAR开放系统架构的应用实践

  • 车联网应用服务    2018-04-09分享新闻到:
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AUTOSAR (AUTomotive Open System ARchitecture) is a worldwide development partnership of automotive interested parties founded in 2003. It pursues the objective of creating and establishing an open and standardized software architecture for automotive electronic control units (ECUs) excluding infotainment. Goals include the scalability to different vehicle and platform variants, transferability of software, the consideration of availability and safety requirements, a collaboration between various partners, sustainable utilization of natural resources, and maintainability throughout the whole "Product Life Cycle"” --Wikipedia

以上就是AUTOSAR的官方定义,一个开放的系统架构,便于软件的标准化设计以及跨硬件平台的应用。


在汽车电子的发展过程中,由于价格、可靠度、速度的需求,大量了采用嵌入式系统,但也面临了软件设计无一定标准,当系统日趋复杂时,设计、维护、升级就越加困难,因此倡导汽车软件的标准化,一直是汽车业者的需求及心声。从早期的OSEK/VDX,到近期的AUTOSAR,都是这类需求的产物。

 

AUTOSAR (车辆开放系统架构;Automotive Open System Architecture) 于2003年创立,系由车厂、零件供货商、开发工具厂商组成,目前已有162个成员,目标为推动车用软件标准化,它整合原有OSEK/VDX,运作活跃,目前版本已更新到4.2。

 

AUOSAR的特色,在于利用中间件来隔绝硬件更换的影响,如图1;以往嵌入式系统的开发往往须迁就于硬件所提供的韧体或函式库来进行程序写作,如同图1之左方,以致于当硬件更改时,既有的软件必须改写。AUTOSAR在软硬件之间定义一个标准的接口,软件是针对此接口写作,且硬件有义务提供此接口,因此当硬件有需要更换时,透过AUTOSAR定义的标准接口,原本的软件程序,可以不用修改,如同图1右方所示。




1. AUTOSAR标准接口示意图


透过标准接口的订定,达成软件的可重用性(re-use)及可交换性,除了既有开发的软件可以不受硬件的限制,增加了可重用性(re-use),另在车厂(OEM)和供货商(supplier)之间,由于大家都是遵照AUTOSAR的标准,车厂商可以选择的供货商增加了,相对的,供货商的市场也扩大了,这就是AUTOSAR强调的「Cooperate on standards, compete on implementation-在标准上合作、在实作上竞争,提高软件的可交换性,使供需双方都同时受益的高明策略。

 

AUTOSAR采用阶层式设计,使应用软件到硬件之间共有三个抽象层:微处理器抽象层(MCAL)ECU抽象层(ECAL),及服务层,大大提高了软件重复使用的程度,如图2所示。


2. AUTOSAR软件阶层图

AUTOSAR虽然立意良好,但架构相形复杂,开发过程中高度依赖工具,使开发成本大幅提高,也因参加成员众多,标准变得十分庞杂,因应近年兴起的主动辅助安全系统(ADAS),也还来不及将它收纳其中,因此是否真能成为未来统一车辆电子的标准系统,还有待观察,但这仍是车辆业界中之重要主流,值得我们密切注意。

 

目前车辆中心(ARTC)正积极研发先进辅助安全系统(ADAS)及自主驾驶系统(ADS),同时也注意到开放式架构的重要性,并采取AUTOSAR透过标准接口隔绝硬件异动性的作法,以使我们研发的成果更能稳健发展,更易标准化。


如何实现跨硬件平台的应用呢?

其实,嵌入式软件的设计无非就是寄存器的设置和应用逻辑的结合,和硬件平台结合最紧密的部分就是寄存器的设置。在AUTOSAR里,寄存器应该如何设置是保存在arxml文件里的(有的工具商定义了别的文件类型名称,但是仍然是当作arxml格式来用)。

读者要明白,AUTOSAR的工具软件基本就是两个功能:

1, arxml文件的产生和编辑;

2,产生源代码。

理想状态下,1,如果两个芯片的性能相近,那么我给A chip做的arxml文件应该做很小的修改甚至不修改就可以给B chip用;2, 同一款芯片,我用EB Tresos设置好的arxml文件(EB自己的文件格式不是arxml)应该可以直接import进DaVinci Configurator。

现阶段这两点都做不到。

工具软件提供商一般都和芯片提供商紧密合作,这样就可以保证做出合理的代码模板,以及用户的设置可以正确的翻译成寄存器的设置。


软件的标准化设计主要是使用尽量统一的函数名和port格式,以及使用方法相同。但是,在具体操作过程中,不同的用户根据自己的需要和资源配置,都会做出不同的内部流程设计。AUTOSAR本身是无法自洽的,所以创造性地提出了CDD的概念,这个东西可以当SWC使用,也可以当BSW用,可以有端口,也可以直接调用底层函数。此物一出,基本上就把AUTOSAR的初衷给毁了。你可以想象一个场景,就是把所有的SWC都定义成CDD,那AUTOSAR也就不用做了。



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