Pochopenie autosaru a jeho architektúry

AUTOSAR (Automotive Open System Architecture) možno definovať ako spoločnú platformu pre celý automobilový priemysel, ktorá je navrhnutá tak, aby rozšírila rozsah aplikácií pre funkčnosť vozidla bez ovplyvnenia súčasného prevádzkového modelu. AUTOSAR je v podstate otvorená a štandardná softvérová architektúra, ktorú spoločne vyvinuli výrobcovia automobilov, dodávatelia a vývojári nástrojov. V tomto článku sa dozvieme, čo je AUTOSAR a o rôznych vrstvách jeho architektúry.

Hlavným mottom AUTOSAR je „Spolupracovať na normách, súťažiť na implementácii“. Táto jedinečná architektúra bola vyvinutá s cieľom vytvoriť a udržiavať spoločný štandard medzi výrobcami, dodávateľmi softvéru a vývojármi nástrojov, aby bolo možné poskytnúť výsledok procesu bez akýchkoľvek úprav.

AUTOSAR - Ako to všetko začalo?

V roku 2003 vzniklo partnerstvo AUTOSAR ako aliancia výrobcov OEM (Original Equipment Manufacturer), dodávateľov automobilových pneumatík Tire 1, výrobcov polovodičov, dodávateľov softvéru, dodávateľov nástrojov a ďalších. Založili AUTOSAR ako otvorený priemyselný štandard pre automobilovú softvérovú architektúru zvážením rôznych súčasných automobilových E / E architektúr, ktoré spájajú a budú sa formovať v budúcnosti.

K 10 Hlavní partneri AUTOSAR sú BMW Group, Bosch, Continental, DaimlerChrysler, Ford Motor Company, General Motors, PSA Peugeot Citroën, SiemensVDO Toyota Motor Corporation a Volkswagen.

Dôležitosť AUTOSARU

Infraštruktúra AUTOSAR nie je jednoduchá, ale prečo je potrebné zaviesť takúto komplexnú infraštruktúru pre automobilový priemysel? Na prvý pohľad Prečo potrebujeme AUTOSAR?

S rastúcim dopytom po inteligentných, bezpečnejších a inteligentnejších vozidlách sa zvyšuje aj konkurencia v automobilovom priemysle. Všetky tieto informácie a funkcie vozidla nemôžu byť implementované jedným orgánom.

Napríklad auto má airbagy, systém GPS, inteligentnú integráciu atď. Všetky tieto funkcie sú implementované v rôznych ECU (elektronických riadiacich jednotkách) rôznymi automobilovými priemyselmi, takže všetky rôzne automobilové jednotky by mali byť schopné pracovať ruka v ruke s získajte požadovaný vývod.

To tiež pomáha v procese vývoja softvéru, pretože až do nedávnej doby sa softvér vyvinutý pre automobilový priemysel zameriaval iba na poskytovanie funkčnosti systému a nikdy ich nezaujímalo, aké účinky môže systému poskytnúť. Stalo sa to komplikovanejšie kvôli množstvu funkcií rôznych ECU v rôznych sieťach vozidiel. Kritickejším problémom sa stal nárast neštandardných vývojových postupov. Preto vyvinuli AUTOSAR.

Rôzne vrstvy architektúry AUTOSAR

Ak sa pozriete na vyššie uvedený obrázok, môžete zistiť, že architektúra AUTOSAR je tvorená tromi hlavnými vrstvami, ktoré sú

Aplikačná vrstva
Runtime Environment (RTE)
Základný softvér (BSW)

Každá z týchto vrstiev má svoj vlastný účel a je potrebné vykonať konkrétnu operáciu

Aplikačná vrstva

Aplikačná vrstva AUTOSAR sa skladá z rôznych aplikácií a špecifických softvérových komponentov, ktoré sú určené na vykonávanie konkrétnych úloh podľa daných pokynov. Aplikačná vrstva je najvyššou vrstvou softvérovej architektúry AUTOSAR, preto je dôležitá pre všetky aplikácie vo vozidle. Aplikačná vrstva pozostáva z troch najdôležitejších komponentov, ktoré je potrebné vziať do úvahy. Sú to komponenty aplikačného softvéru, porty týchto komponentov a rozhrania portov.

Softvérové komponenty zabezpečujú funkčnosť subsystému, ktorý zahŕňa operácie a dátové prvky, ktoré softvér vyžaduje, a zdroje, ktoré komponenty potrebujú. A zdroj aplikácie je nezávislý od umiestnenia interaktívnych komponentov, typu ECU, na ktorých je komponent mapovaný, a od počtu inštancií, v ktorých je komponent v systéme inštancovaný.

Vrstva Runtime Environment (RTE)

Vrstva runtime prostredia vytvára vhodné prostredie pre prevádzku softvérových komponentov (SWC). SWC je vždy závislé na rozhraní poskytovanom RTE.

Môže sa považovať za komunikačné centrum medzi ECU, ktoré sú v sieti. Pomáha softvérovým komponentom pracovať nezávisle od komunikačných mechanizmov a kanálov. RTE to umožňuje mapovaním komunikačných vzťahov medzi komponentmi, ktoré sú implementované v rôznych šablónach, na konkrétny intra komunikačný mechanizmus, ako je volanie, alebo medzi komunikačné mechanizmy medzi ECU, ako je správa COM.

RTE je zodpovedné za riadenie životného cyklu SWC. Mal by spúšťať a vypínať funkcie na základe potrieb. Funguje tiež ako separačná vrstva medzi aplikačným softvérom (ASW) a základným softvérom (BSW), kde základný softvér mal povolenie na priame volanie ľubovoľnej funkcie API alebo iných modulov, ale aplikačný softvér môže komunikovať iba prostredníctvom portov.

RTE sa generuje v dvoch fázach

Fáza kontraktu: Táto fáza je nezávislá od ECU a poskytuje kontrakt medzi aplikačným softvérom a RTE, to znamená, že je možné proti nemu kódovať API komponentov ASW.

Výsledkom je hlavička špecifikovaná pre komponent ASW, ktorú môžeme zahrnúť do zdrojového kódu. Hlavičkový súbor pozostáva zo všetkých funkcií RTE API, ktoré je možné použiť v ASW, a tiež nevyhnutné dátové typy a štruktúry potrebné pre komponenty ASW sú deklarované v hlavičkovom súbore.

Fáza generovania: Táto fáza sa zameria na vygenerovanie konkrétneho kódu pre danú ECU. Vďaka komponentom ASW a hlavičkovým súborom vytvoreným vo fáze kontraktu a všetkým potrebným kódom BSW možno vygenerovaný kód kompilovať do spustiteľného súboru pre ECU.

Základný softvér (BSW)

Vrstva Basic Software môže byť definovaná ako štandardizovaný softvér, ktorý poskytuje služby softvérovým komponentom AUTOSAR, a tiež sa používa na spustenie funkčnej časti softvéru. Softvér Basic obsahuje štandardizované komponenty a komponenty špecifikované ECU.

Vrstva Basic Software je ďalej rozdelená na 4 hlavné časti, a to na vrstvu služieb, vrstvu ECU Abstraction Layer, vrstvu mikrokontroléra Abstraction Layer a Complex Drivers.

I. Servisná vrstva

Je to najvyššia vrstva základnej softvérovej vrstvy. Poskytuje základné softvérové moduly aplikačnému softvéru a je nezávislá od mikrokontroléra a hardvéru ECU.

Servisná vrstva poskytuje funkcie ako napr

Pamäťové služby (správa NVRAM)
Diagnostické služby (vrátane UDS komunikačná a chybová pamäť)
Sieťová komunikácia a správa vozidla
Správa štátu ECU
Operačný systém (OS)

Montáž tejto vrstvy je špecializovaná na mikrokontroléry (MCU), časti hardvéru ECU a ich aplikácie.

II. Vrstva abstrakcie ECU

Táto vrstva funguje ako rozhranie abstrakčnej vrstvy mikrokontroléra, ktorá obsahuje aj niektoré ovládače externých zariadení. Má prístup k perifériám a zariadeniam bez ohľadu na to, kde sú umiestnené, a to buď vo vnútri, alebo zvonka mikrokontroléra. Ponúka tiež rozhranie API na prepojenie s mikrokontrolérom.

III. Vrstva mikrokontroléra Abstraction Layer (MCAL)

Vrstva mikrokontroléra je prístupová cesta na komunikáciu s hardvérom. Táto vrstva bola orámovaná, aby sa zabránilo priamemu prístupu k registrom mikrokontrolérov. Mikroprocesor Abstraction Layer (MCAL) je hardvérové vrstva navrhnutá tak, aby štandardné rozhranie zložiek základného software. Poskytuje hodnoty nezávislé na mikrokontroléri pre komponenty základného softvéru a tiež spravuje periférie mikrokontroléra.

Úloha MCAL je vybavená mechanizmom oznamovania, aby mohla podporovať distribúciu príkazov, odpovedí a informácií do rôznych procesov. Okrem toho môže MCAL obsahovať niektoré funkcie a zariadenia, ako sú digitálne I / O (DIO), analógové / digitálne prevodníky (ADC), modulátory pulznej šírky (de) (PWM, PWD), EEPROM (EEP), Flash (FLS), Capture Compare Uni (CCU), Watchdog Timer (WDT), Serial Peripheral Interface (SPI), I2C Bus.

IV. Komplexný ovládač zariadenia (CDD)

Táto vrstva má špeciálne načasovanie a funkčné požiadavky na prácu so zložitými senzormi a akčnými členmi. CDD sa používa na prácu so zložitými funkciami, nemožno ho nájsť v iných vrstvách a má schopnosť priameho prístupu k mikrokontroléru. Medzi komplexné funkcie patrí riadenie vstrekovania, kontrola elektrických hodnôt, detekcia zvýšenia polohy atď.

Ciele AUTOSARU

AUTOSAR bol vytvorený z určitých dôvodov, ktoré sú užitočné pre súčasnosť a ktoré budú užitočné aj v budúcnosti, niektoré z cieľov sú uvedené nižšie.

Implementácia a štandardizácia základných funkcií ako odvetvové riešenie „štandardného jadra“.
Integrácie funkčných modulov od rôznych dodávateľov.
Ľahká údržba procesu počas celého životného cyklu.
Schopnosť škálovať rôzne vozidlá nezávisle od platformy.
Aktivácia nadbytočnosti.
Zváženie dostupnosti a bezpečnostných požiadaviek.
Ľahký prenos funkcií z jednej ECU do druhej ECU v rámci siete.
Viac sa využíva komerčný hardvér (COTS).
Pravidelné aktualizácie a aktualizácie softvéru počas celej životnosti vozidla.

Výhody systému AUTOSAR

AUTOSAR ponúka rôzne výhody v rôznych fázach životného cyklu vozidla

OEM: Pomocou AUROSAR môžete znova a znova používať rovnaký softvérový kód pre rôznych OEM. Je pružnejšie prispôsobiť sa rôznym dizajnom a tiež to znižuje čas a náklady na výrobu.

Dodávatelia: Dodávatelia môžu zvýšiť efektivitu funkčného vývoja a vytvoriť si vlastný obchodný model, ktorý je pre nich vhodný.

Poskytovateľ nástrojov: AUTOSAR má spoločné rozhranie, ktoré pomáha poskytovateľovi nástrojov štandardizovať ich vývojový proces.

Nový účastník trhu: Pre nových účastníkov funguje AUTOSAR ako transparentné a definované rozhranie, ktoré im pomáha porozumieť priemyselným štandardom a tiež vytvárať ich vlastné obchodné modely.

Čo môžete očakávať od AUTOSARU?

AUTOSAR je navrhnutý tak, aby slúžil rôznym účelom pre rôzne oddelenia automobilového priemyslu. Pretože je všestranný a flexibilný, okrem neho môžete robiť veľa vecí, niektoré zo základných výsledkov, ktoré vám AUTOSAR môže poskytnúť, sú schopnosť opätovne použiť softvér v ňom pre viac jednotiek a použitý softvér je možné vymieňať kedykoľvek. podľa potreby funguje AUTOSAR ako štandardná platforma pre všetok softvér vozidla a nemá vlastnú aplikáciu.

Má OS so základnými funkciami a softvérom rozhrania a hlavnou výhodou je, že rovnaké rozhranie je možné použiť vo všetkých základných softvéroch. Funkcie AUTOSAR sú dodávané ako softvérové komponenty a všetky zapojené komponenty sú nezávislé od hardvéru.