技術 | 聊一聊AUTOSAR方法論

什么是AUTOSAR方法論？

AUTOSAR為汽車電子軟件系統(tǒng)開發(fā)定義了通用的技術方法，即AUTOSAR方法論。

AUTOSAR為符合該標準的汽車電子軟件系統(tǒng)開發(fā)過程定義了一套通用的技術方法，這種方法即被稱為AUTOSAR方法論。

AUTOSAR方法論是基于現(xiàn)有的軟件基礎內(nèi)容，總結出的適合車輛軟件開發(fā)的軟件總體開發(fā)流程，并且體現(xiàn)了AUTOSAR整體的層次，從底層的驅(qū)動到上層的應用設計，都對應不同的開發(fā)過程。除此之外，AUTOSAR還包括了標定、存儲映射和數(shù)據(jù)保護等方法，以及各步驟之間的銜接方式。

汽車OEM作為整車系統(tǒng)功能的規(guī)劃和設計者，需要了解并掌握AUTOSAR提供的這套開發(fā)流程，才能主導和推進符合AUTOSAR標準的系統(tǒng)的開發(fā)過程。

AUTOSAR設計和開發(fā)流程

AUTOSAR設計和開發(fā)流程分為三個階段：系統(tǒng)配置階段、ECU設計與配置階段、代碼生成階段。

系統(tǒng)配置階段

定義系統(tǒng)配置文件。主要目的是生成系統(tǒng)配置描述文件，首先是編寫系統(tǒng)配置輸入文件，包括軟件組件描述、 ECU資源描述和系統(tǒng)約束描述，該文件將確定需要使用的軟件構件（即系統(tǒng)具有哪些功能）、硬件資源（ECU）以及整個系統(tǒng)的約束條件。基于系統(tǒng)配置輸入描述文件，系統(tǒng)配置根據(jù) ECU 資源和時序要求，將軟件組件映射到對應的 ECU上，生成系統(tǒng)配置描述文件。系統(tǒng)配置描述文件包括總線映射之類的所有系統(tǒng)信息以及軟件組件與某個 ECU 的映射關系。

ECU 配置階段

該階段根據(jù)系統(tǒng)配置描述文件提取出與各個 ECU 相關的系統(tǒng)配置描述信息，提取出來的信息生成 ECU 提取文件。ECU 配置生成器根據(jù)這個提取文件對 ECU 進行配置，例如操作系統(tǒng)任務調(diào)度，必要的BSW模塊及其配置，運行實體到任務的分配等，從而生成ECU配置描述文件。ECU配置過程主要是對 RTE 和 BSW 的配置。在 RTE 配置階段，需要將軟件組件的運行實體映射到相應的操作系統(tǒng)任務；在 BSW 配置階段，需要詳細配置 BSW 層中所需要用到的模塊，一般有操作系統(tǒng)、通信服務、ECU 抽象層和 MCAL 等，并將結果保存在 ECU 配置描述文件中。

代碼生成階段

該階段的主要目的是生成可行執(zhí)行代碼，是基于ECU配置描述文件指定的配置來產(chǎn)生代碼、編譯代碼，并把相關代碼鏈接起來，最終生成 ECU 可執(zhí)行代碼。

在AUTOSAR中，所有的描述文件都是ARXML類型的文件。系統(tǒng)配置輸入文件包含三部分內(nèi)容：

（1）軟件組件描述，定義每個涉及的軟件組件的接口內(nèi)容，如數(shù)據(jù)類型，端口，接口等。

（2）ECU資源描述，定義每個ECU的資源需求，如處理器、存儲器、外圍設備、傳感器和執(zhí)行器等。

（3）系統(tǒng)約束描述，定義總線信號，軟件組件間的拓撲結構和映射關系。

當然，AUTOSAR方法論不僅涵蓋了從VFB設計到生成代碼軟件集成之間的所有步驟，還包括了標定、存儲映射和數(shù)據(jù)保護等方法。其不僅規(guī)定了每一個步驟的行為，還規(guī)定了各步驟之間的銜接方式。具體開發(fā)流程如下：

1.建立抽象系統(tǒng)描述

確定VFB中的接口、模式、數(shù)據(jù)類型和軟件組件，集合軟件組件約束和整個系統(tǒng)框架。

2.建立VFB系統(tǒng)描述

具體設計VFB中的接口、模式和數(shù)據(jù)類型，軟件組件及其定時。

3.開發(fā)軟件組件

向軟件組件內(nèi)填充內(nèi)容、運行實體、事件、數(shù)據(jù)訪問點和內(nèi)部變量等。需要注意的是，在這里設計的軟件組件不僅是應用軟件組件，還包括ECU抽象層軟件組件、復雜驅(qū)動軟件組件和傳感器/執(zhí)行器軟件組件。軟件設計完成后可以通過RTE生成器來生成頭文件。如果采用的是手寫代碼開發(fā)控制算法，這些頭文件必不可少；如果采用建模的方法來建立控制算法，合同階段也能驗證VFB及軟件組件內(nèi)部設計的正確性。軟件組件的實現(xiàn)獨立于ECU的配置，這是AUTOSAR方法論的主要特征。

4.開發(fā)系統(tǒng)和子系統(tǒng)

了解系統(tǒng)的拓撲結構和ECU資源。以及ECU間的通訊形式和內(nèi)容，ECU的資源、芯片引腳等信息。將軟件組件映射到ECU上，并將應用層的數(shù)據(jù)映射到總線的信號上，將系統(tǒng)建立好。當系統(tǒng)建立后，可以建立系統(tǒng)抽象，為開發(fā)子系統(tǒng)提供基礎。子系統(tǒng)都是在系統(tǒng)抽象的基礎時構建的。最后將ECU有關的信息提取出來，為針對每個ECU的配置工作提供基礎。

5.開發(fā)BSW

定義BSW內(nèi)部行為，并且由于基礎軟件模塊獨立于VFB，所以可以在任一階段開發(fā)。

6.軟件集成

將開發(fā)好的軟件進行集成，對每一個微控制器進行ECU配置，包括RTE配置和BSW配置，其中包括通訊棧、操作系統(tǒng)、系統(tǒng)服務、存儲、診斷、MCAL等軟件基礎模塊。最后將不同配置工具中生成的代碼放在編譯器中同義編譯成可執(zhí)行文件。

總結

AUTOSAR方法論描述了從系統(tǒng)底層配置到整個ECU可執(zhí)行代碼的產(chǎn)生過程的設計步驟。作為汽車電子軟件平臺標準化的歷程中的一個巨大飛躍。建立這樣一個標準化平臺并貫徹標準化，將會縮短新產(chǎn)品的研發(fā)時間和測試時間，從而幫助企業(yè)實現(xiàn)快速的市場反應。目前在市場上不少工具和軟件供應商都已推出了符合AUTOSAR標準的工具或軟件支撐，可為AUTOSAR系統(tǒng)的設計和開發(fā)提供完整的無縫的解決方案。但是也必須看到，在整個汽車行內(nèi)打破傳統(tǒng)的軟件開發(fā)平臺需要相當長的一個過程。我們可以根據(jù)用戶的需求和目標，在初期搭建AUTOSAR與傳統(tǒng)軟件的混合平臺，這是是一個能夠?qū)崿F(xiàn)向AUTOSAR平滑升級的可行的方法。在這個過程里，重點不是單純地使用，理解AUTOSAR的理念和思想才最重要，因為它對汽車電子軟件開發(fā)的工作流程和商業(yè)模式都將帶來意義深遠的變革。