技术 | 用开放式开发工具掌握AUTOSAR架构

vlambda
2021-07-25

技术 | 用开放式开发工具掌握AUTOSAR架构

现代汽车行业控制单元开发对工具的要求很高，这是庞大的文件格式和版本数量造成的结果。另一个原因是，有许多不同合作伙伴参与了控制单元开发过程。汽车制造商负责定义ECU与应用程序软件部分之间的整体通信系统，该系统是控制单元功能的一个重要组成部分。一级供应商开发完整应用程序软件，利用包括操作系统和RTE在内的基础软件组件，这些组件来自二级软件供应商。这就产生了众多不同的协作模型。就AUTOSAR4而言，驾驭AUTOSAR环境中的以太网、多核、功能安全和信息安全等新挑战，并建立各方之间理想的必要合作，其中的最佳方法是什么？

目前的电气系统设计仍然遵循“一个ECU一个功能”的原则。但是，汽车电气系统架构已经发展了多年：我们正从使用多个单独ECU的系统转向所谓的域控制器。这些是在汽车域内执行多个功能的强大控制单元，例如，车身、动力总成、底盘和车内（图1）。

图 1 ：汽车域功能说明

开发此类复杂的系统需要互操作工具的支持。只有这样才能确保软件集成器（OEM、一级供应商或软件公司）能够组合各个控制器供应商的不同功能，如AUTOSAR-多核操作系统、基础软件和应用程序（图2）。有许多传统供应商为汽车ECU开发软件。AUTOSAR标准支持共享软件，从而更容易在项目中实施复杂的软件架构。

图 2 ：多核软件架构

开放工具链能够完美处理不同的交付量。可以在整个系统中无缝满足各个功能要求，如功能安全或信息安全。

充分发挥处理器性能

“先进”的ECU取决于软件和微处理器的组合情况。这意味着必须量身定制适合微处理器的软件。在AUTOSAR操作系统和AUTOSAR-MCAL（微控制器抽象层）充分发挥了微处理器的性能时可以实现这个目标。例如，你可以使用域控制器为不同核分配多个功能。多核操作系统和AUTOSAR RTE可以在整个系统中执行功能。开放式AUTOSAR工具为开发MCAL提供了很多优势，因此可确保轻松集成在ECU项目中。要开发可销售的MCAL模块，Infineon、Freescale等微处理器制造商使用开放式软件配置工具，例如Elektrobit的EB tresos Studio开发的MCAL。MCAL模块构成了微处理器与基础软件之间的接口。OEM、一级供应商和二级供应商也将开放式配置工具用于基础软件配置，EB tresos Studio支持AUTOSAR标准，支持接入其他许多工具。这就是AUTOSAR思维模式的关键――MCAL以及集成到项目的简易性。

基础软件、配置和优化工具

除了MCAL，每个AUTOSAR系统都需要一个开发完善的基础软件，如EB tresos AutoCore。这也包括操作系统。二者都可以用相应的配置工具开发，在充分实施项目的同时，为其他ECU软件开发工具提供对接工具（图3）。

图 3 ：AUTOSAR工作流中的EB tresos Studio：

AUTOSAR工具之间的兼容性。

多核系统应用程序优化工具将此类对接工具作为ECU，不会因为增加核数量而自动优化性能。这意味着必须在CPU核上以最佳方式分配应用程序和基础软件，以尽量实现最佳性能。通常使用优化工具，如Timing Architects的工具套件。此类工具支持考虑并比较各种分配场景。

应用软件

ECU应用程序的开发考虑了多个方面的因素，包括可维护性、可扩展性、安全相关性和可分配性。AUTOSAR的对应领域是系统建模、ECU-Extract创建、功能开发和基础软件。提供成熟的开放式AUTOSAR编写工具，用于开发各个制造商的应用程序。基础软件配置工具EB tresos Studio提供了与所有AUTOSAR编写工具，如dSPACE Systemdesk或Dassault AUTOSAR Builder的直接数据交互。因此，ECU软件开发的每个领域都有自己的任务，最好通过相应的工具进行实施。AUTOSAR文件格式可确保工具之间的互操作性。因此，独立工具构成了从系统设计到功能开发、基础软件配置和MCAL开发，一直到多核软件架构优化的连续工具链。

Make-toolchain

Make-toolchain（图4）会提示关于各种开发程序的操作，开发人员可以利用它让项目实现高度的自动化。它还可以自动执行许多进程。EB tresos Studio工具提供命令行接口，导入系统说明、ECU Extracts和配置文件，还提供各种导入工具。可以使用make-toolchain创建项目的自动评估。例如，人们始终需要软件内存使用或持续集成系统运行的信息，以便执行软件测试。

图 4：make-toolchain会自动使用编写工具、

基础软件（BSW）配置和代码生成、编译和验证。

适应AUTOSAR各版本的最佳使用方式

在一系列AUTOSAR版本执行现代ECU开发工作。开放式工具链利用此机会，在AUTOSAR版本之间切换项目交付结果。因此其目的是将它们升级为最新的AUTOSAR版本。使用EB tresos Studio甚至可以结合ASR3.2/ASR4.0.3/4.1.x与ASR4.0.3/4.1.x/ASR4.2.x 来执行项目。这可以确保在发布新规格后，仍可重复使用之前开发的AUTOSAR应用程序。汽车制造商往往需要OEM特定模块或者第三方模块。开放式基础软件工具可直接集成这些模块。这样可以在AUTOSAR环境中无缝配置模块。在现代ECU开发中，人们需要可以根据项目要求高效而独立运行的机制，尤其是复杂域控制器，它将并行使用AUTOSAR和Linux操作系统。协调的开放式工具链恰好能够提供这些机制，它可通过优化的方式，集成数量不断增加的软件并降低复杂程度。