AUTOSAR架构简述

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流AUTOSAR架构简述.精品文档.请选择Web Layout 浏览模式1. 总体概述AUTOSAR(汽车开放系统架构)，整车软件系统可以通过AUTOSAR架构对车载网络、系统内存及总线诊断进行深度管理，他的出现有利于整车电子系统软件的更新及交换，并改善系统的可靠性和稳定性。目前支持AUTOSAR标准的工具和软件供应商都已经推出了相应的产品，提供需求管理，系统描述，软件构件算法模型验证，软件构建算法建模，软件构件代码生成，RTE（Runtime Environment）生成，ECU配置以及基础软件和操作系统等服务，帮助OEM实现无缝的系统软件架

2、构开发流程。AUTOSAR计划目标主要有三个：1）建立独立于硬件的分层软件架构；2）为实施应用提供方法论，包括制定无缝的软件架构堆叠流程并将应用软件整合至ECU；3）制定各种车辆应用接口规范，作为应用软件整合标准，以便软件构件在不同汽车平台复用。2. 分层概述AUTOSAR体系架构分层标准1） 应用层（Application Layer）应用层中的功能由各软件组件SWC(software component)实现，组件中封装了部分或者全部汽车电子功能，包括对其功能的具体实现以及描述，比如控制汽车大灯、空调等部件的运作，但是与汽车硬件系统没有连接。1.1） 软件组件(software compo

3、nent)软件组件SWC(software component)是由Atomic component(最小逻辑单元)组成。Atomic component最小逻辑单元有Application、Sensor/actuator(传感器/执行器)两种类型。其中Application是算法实现了类型，能在ECU中自由映射；Sensor、Actuator是为Application提供的I/O端口类型，用于与ECU绑定，但不可像Application那样能在各ECU上自由映射。数个SWC的逻辑集合组合成Composition。SWC组成实类1.2） 端口（ports）端口Ports是用来和其他SWC通信的

4、。通信内容分别为Data elements（数据元）与operations（操作）。其中，Data elements用Sender/Receiver通讯方式；operations用Client/Server通讯方式。通讯方式发送-接收端口（Sender/Receiver）用来传输数据，具有一个通信端口可以包含多种数据类型特点。但如果一个数据类型要通过总线传输，那么它必须与一个信号对应起来，数据类型既可以是简单的数据类型(integer, float)，也可以是复杂类型(array, record)。通信方式:1:n或n:1。客户端服务器端口（Client/Server）用来提供Operatio

5、n服务，具有一个客户端服务器端口可以包含多种Operation和同步或是异步通信特点，一个客户端服务器端口可以包含多种Operations操作，Operations操作也可被单个调用。通信方式:1:n或n:1。1.3） 可运行实体（Runables entities）可运行实体简称Runnables。可运行实体包含实际实现的函数，可以是具体的逻辑算法或是实际操作。可运行实体由RTE周期性或是事件触发调用，如当接收到数据。2） Runtime environment层（RTE）中间件部分给应用层提供了通信手段，这里的通信是一种广义的通讯，可以理解成接口，应用层与其他软件体的信息交互有两种，第一种

6、是应用层中的不同模块之间的信息交互；第二种是应用层模块同基础软件之间的信息交互。而RTE就是这些交互使用的接口的集散地，它汇总了所有需要和软件体外部交互的接口。从某种意义上来看，设计符合AUTOSAR的系统其实就是设计RTE。SW-C之间的通信是调用RTE API函数而非直接实现的，都在RTE的管理和控制之下。每个API遵循统一的命名规则且只和软件组件自身的描述有关。具体通信实现取决于系统设计和配置，都由工具供应商提供的RTE Generator自动生成的。在设计开发阶段中，软件组件通信层面引入了一个新的概念，虚拟功能总线VFB（Virtual Functional Bus）。它是对AUTOS

7、AR所有通信机制的抽象，利用VFB，开发工程师将软件组件的通信细节抽象，只需要通过AUTOSAR所定义的接口进行描述，即能够实现软件组件与其他组件以及硬件之间的通信，甚至ECU内部或者是与其他ECU之间的数据传输。从图中可以看到，有三种接口描述，我们先从定义的角度来看这三种接口有什么不同。2.1）Standardized Interface（标准接口）：标准接口是在AUTOSAR标准中被标准化的接口，但是并没有使用AUTOSAR接口技术，标准接口通常被用在某个ECU内部的软件模块之间的通讯，不能用于网络通讯。2.2）Standardized AUTOSAR Interface（标准AUTOSA

8、R接口）：标准AUTOSAR接口是在AUTOSAR标准中使用AUTOSAR接口技术标准化的接口，这样的接口的语法和语义都被规定好了，这样的接口通常使用在AUTOSAR服务中，这样的接口是基础软件服务提供给应用程序的。2.3）AUTOSAR Interface（AUTOSAR接口）：AUTOSAR接口定义了软件模块和BSW模块（仅仅是IO抽象和复杂驱动）之间交互的方式，AUTOSAR接口是以port的形式出现的，AUTOSAR将ECU内部的通讯和网络通讯使用的接口进行了统一。从上边的定义中我们可以看出不同的接口使用的场景不同，及不同的模块交互会使用到不同的接口。除了将接口归类以外，这样定义究竟有

9、什么实际的意义呢？从实际使用的角度来看，第一和第二类接口都是语法语义标准化的接口，即接口函数的数量、函数的名字、函数参数名字及数量、函数的功能、函数的返回值都已经在标准里边定义好了。不同的公司的软件在实施这些接口的时候虽然内容算法不同，但是它们长相和功能是一致的，接口定义在AUTOSAR规范文档里边是可以查得到的。第三类接口呢，AUTOSAR仅仅规定了简单的命名规则，这类接口高度的和应用相关，比如BCU控制大灯打开的接口可以是Rte_Call_RPort_BeamLight_SetDigOut也可以是Rte_Call_RPort_HeaderLight_Output，公司可以自己定义，又比如仪

10、表想要从CAN总线上获得车速，改接口可以是Rte_IRead_RE_Test_RPort_Speed_uint8也可以是Rte_IRead_Test_RE_RPort_Spd_uint8，这些接口必须通过RTE交互。3）Basic software层（BSW）虽然汽车中有各种不同的ECU，它们具有各种各样的功能，但是实现这些功能所需要的基础服务是可以抽象出来的，比如IO操作，AD操作，诊断，CAN通讯，操作系统等，无非就是不同的ECU功能，所操作的IO、AD代表不同的含义，所接收发送的CAN消息代表不同的含义，操作系统调度的任务周期优先级不同。这些可以被抽象出来的基础服务被称为基础软件。根据不

11、同的功能对基础软件继续可以细分成四部分，分别为服务层（Service Layer），ECU抽象层（ECU Abstract Layer），复杂驱动（Complex Driver）和MCAL（Microcontroller Abstraction Layer），四部分之间的互相依赖程度不尽相同。3.1）服务层（Service Layer），这一层基础软件提供了汽车ECU非应用相关的服务，包括OS，网络通讯，内存管理（NVRAM），诊断（UDS，故障管理等），ECU状态管理模块等，它们对ECU的应用层功能提供辅助支持，这一层软件在不同领域的ECU中也非常相似，例如不同的ECU中的OS的任务周期和优

12、先级不同，不同的ECU中的NVRAM的分区不同，存储的内容不同。3.2）ECU抽象层（ECU Abstract Layer），这一层软件提供了ECU应用相关的服务，它是对一个ECU的抽象，它包括了所有的ECU的输入输出，比如AD，DIO，PWM等，这一层软件直接实现了ECU的应用层功能，可以读取传感器状态，可以控制执行器输出，不同领域的ECU会有很大的不同。3.3）MCAL（Microcontroller Abstraction Layer），这一层软件是对ECU所使用的主控芯片的抽象，它跟芯片的实现紧密相关，是ECU软件的最底层部分，直接和主控芯片及外设芯片进行交互，它的作用是将芯片提供的功能抽象成接口，然后把这些接口提供给上边的服务层/ECU抽象层使用。3.4）复杂驱动（Complex Drivers），汽车ECU中有一些领域的ECU会处理相当复杂的硬件信号，执行相当复杂的硬件动作，例如发动机控制，ABS等，这些功能相关的软件很难抽象出来适用于所有的汽车ECU，它是跟ECU的应用以及ECU所使用的硬件紧密相关的，属于AUTOSAR构架中在不同的ECU上无法移植的部分。BSW层中各个子模块说明4）Microcontroller层底层驱动层是由芯片生产厂家提供。