Zrozumieć autosar i jego architekturę

AUTOSAR (Automotive Open System Architecture) można zdefiniować jako wspólną platformę dla całego przemysłu motoryzacyjnego, która ma na celu rozszerzenie zakresu zastosowania funkcjonalności pojazdu bez wpływu na obecny model operacyjny. AUTOSAR to w zasadzie otwarta i standardowa architektura oprogramowania, która została opracowana wspólnie przez producentów samochodów, dostawców i twórców narzędzi. W tym artykule dowiemy się, czym jest AUTOSAR i jakie są różne warstwy jego architektury.

Główną dewizą AUTOSAR jest „Współpracuj na standardach, konkuruj w implementacji”. Ta unikalna architektura została opracowana w celu ustanowienia i utrzymania wspólnego standardu wśród producentów, dostawców oprogramowania i twórców narzędzi, tak aby wynik procesu mógł zostać dostarczony bez konieczności wprowadzania jakichkolwiek zmian.

AUTOSAR - Jak to się wszystko zaczęło?

W 2003 r. Utworzono partnerstwo AUTOSAR jako sojusz producentów OEM (producentów oryginalnego wyposażenia), dostawców motoryzacyjnych do opon 1, producentów półprzewodników, dostawców oprogramowania, dostawców narzędzi i innych. Ustanowili AUTOSAR jako otwarty standard branżowy dla architektury oprogramowania motoryzacyjnego, biorąc pod uwagę różne obecne architektury samochodowe E / E, które wiążą się i zostaną utworzone w przyszłości.

Do 10 partnerów Podstawowym przedmiotem AUTOSAR są BMW Group, Bosch, Continental, DaimlerChrysler, Ford Motor Company, General Motors, PSA Peugeot Citroën, SiemensVDO Toyota Motor Corporation i Volkswagen.

Znaczenie AUTOSAR

Infrastruktura AUTOSAR nie jest prosta, ale dlaczego konieczne jest wprowadzanie tak złożonej infrastruktury do przemysłu motoryzacyjnego? Z pierwszej strony Dlaczego potrzebujemy AUTOSAR?

Wraz ze wzrostem popytu na inteligentny, bezpieczniejszy i mądrzejszy pojazd, wzrośnie również konkurencja w branży motoryzacyjnej. Cała ta inteligencja i funkcjonalność pojazdu nie mogą być wdrożone przez jeden organ.

Na przykład samochód jest wyposażony w poduszki powietrzne, system GPS, inteligentną integrację itp. Wszystkie te funkcje są wdrażane w różnych ECU (elektroniczne jednostki sterujące) w różnych branżach motoryzacyjnych, więc wszystkie różne jednostki samochodowe powinny być w stanie współpracować ze sobą. uzyskać żądane gniazdko.

Pomaga to również w procesie tworzenia oprogramowania, ponieważ do niedawna oprogramowanie tworzone dla przemysłu motoryzacyjnego było nastawione wyłącznie na dostarczanie funkcjonalności systemu i nigdy nie przejmowali się, jakie efekty może dać systemowi. Stało się to bardziej skomplikowane ze względu na wiele funkcji w różnych ECU w różnych sieciach pojazdów. Stał się bardziej krytycznym problemem wraz ze wzrostem niestandardowych procedur programistycznych. Dlatego opracowali AUTOSAR.

Różne warstwy architektury AUTOSAR

Jeśli spojrzysz na powyższy obraz, możesz stwierdzić, że architektura AUTOSAR składa się z trzech głównych warstw

• Warstwa aplikacji
• Środowisko wykonawcze (RTE)
• Oprogramowanie podstawowe (BSW)

Każda z tych warstw ma swój własny cel i ma określoną operację do wykonania

Warstwa aplikacji

Warstwa aplikacji AUTOSAR składa się z różnych aplikacji i określonych komponentów oprogramowania, które są zaprojektowane do wykonywania określonego zadania zgodnie z podanymi instrukcjami. Warstwa aplikacji jest najwyższą warstwą architektury oprogramowania AUTOSAR, dlatego ma krytyczne znaczenie dla wszystkich zastosowań w pojazdach. Warstwa aplikacji składa się z trzech najważniejszych elementów, na które należy zwrócić uwagę. Są to komponenty oprogramowania aplikacyjnego, porty tych komponentów i interfejsy portów.

Komponenty oprogramowania zapewniają funkcjonalność podsystemu, która obejmuje operacje i elementy danych wymagane przez oprogramowanie oraz zasoby potrzebne komponentom. A źródło aplikacji jest niezależne od lokalizacji interaktywnych komponentów, typu ECU, na których komponent jest odwzorowany i ile razy komponent jest tworzony w systemie.

Warstwa środowiska wykonawczego (RTE)

Warstwa środowiska wykonawczego tworzy odpowiednie środowisko do działania składników oprogramowania (SWC). SWC jest zawsze zależne od interfejsu zapewnianego przez RTE.

Można go uznać za centrum komunikacyjne między ECU w sieci. Pomaga komponentom oprogramowania działać niezależnie od mechanizmów i kanałów komunikacji. RTE umożliwia to poprzez odwzorowanie relacji komunikacyjnych między komponentami, które są zaimplementowane w różnych szablonach, na określony mechanizm komunikacji wewnętrznej, taki jak wywołanie lub mechanizmy komunikacji między ECU, takie jak komunikat COM.

RTE jest odpowiedzialny za zarządzanie cyklem życia SWC, powinien uruchamiać i wyłączać funkcje w zależności od potrzeb. Działa również jako warstwa oddzielająca pomiędzy oprogramowaniem aplikacyjnym (ASW) a oprogramowaniem podstawowym (BSW), w którym oprogramowanie podstawowe miało pozwolenie na bezpośrednie wywoływanie dowolnej funkcji API lub innych modułów, ale oprogramowanie aplikacji może komunikować się tylko przez porty.

RTE jest generowane w dwóch fazach

• Faza kontraktu: ta faza jest niezależna od ECU i zapewnia kontrakt między oprogramowaniem aplikacyjnym a RTE, to znaczy API komponentów ASW może być kodowane.

Doprowadziło to do uzyskania nagłówka określonego komponentu ASW, który możemy dołączyć do kodu źródłowego. Plik nagłówkowy zawiera wszystkie funkcje RTE API, które mogą być używane w ASW, a także niezbędne typy danych i struktury wymagane przez komponenty ASW są zadeklarowane w pliku nagłówkowym.

• Faza generowania: ta faza skupi się na wygenerowaniu konkretnego kodu dla danego ECU. Z komponentami ASW i plikami nagłówkowymi utworzonymi w fazie umowy oraz całym niezbędnym kodem BSW, wygenerowany kod może zostać skompilowany do pliku wykonywalnego dla ECU.

Oprogramowanie podstawowe (BSW)

Warstwę oprogramowania podstawowego można zdefiniować jako ustandaryzowane oprogramowanie, które może świadczyć usługi dla składników oprogramowania AUTOSAR, a także służy do uruchamiania części funkcjonalnej oprogramowania. Oprogramowanie Basic zawiera elementy znormalizowane i określone przez ECU.

Warstwa oprogramowania podstawowego jest dalej podzielona na 4 główne części, a mianowicie warstwę usług, warstwę abstrakcji ECU, warstwę abstrakcji mikrokontrolera i złożone sterowniki.

I. Warstwa usług

Jest to najwyższa warstwa podstawowej warstwy oprogramowania. Dostarcza podstawowe moduły oprogramowania do oprogramowania aplikacji i jest niezależna od mikrokontrolera i sprzętu ECU.

Warstwa usług udostępnia funkcje, takie jak

• Usługi pamięci (zarządzanie NVRAM)
• Usługi diagnostyczne (w tym UDS komunikacja i pamięć błędów)
• Komunikacja i zarządzanie siecią pojazdu
• Zarządzanie stanem ECU
• System operacyjny (OS)

Montaż tej warstwy jest przeznaczony do mikrokontrolerów (MCU), części sprzętu ECU i ich zastosowań.

II. Warstwa abstrakcji ECU

Ta warstwa działa jako interfejs warstwy abstrakcji mikrokontrolera, która zawiera również niektóre sterowniki urządzeń zewnętrznych. Ma dostęp do urządzeń peryferyjnych i urządzeń bez względu na to, gdzie są umieszczone wewnątrz lub na zewnątrz mikrokontrolera. Oferuje również interfejs API do połączenia z mikrokontrolerem.

III. Warstwa abstrakcji mikrokontrolera (MCAL)

Warstwa mikrokontrolera to droga dostępu do komunikacji ze sprzętem. Ta warstwa została otoczona ramką, aby uniknąć bezpośredniego dostępu do rejestrów mikrokontrolera. Mikrokontroler Abstraction Layer (Mcal) jest warstwa sprzętowa zaprojektowana w celu zapewnienia standardowy interfejs do elementów podstawowego oprogramowania. Zapewnia wartości niezależne od mikrokontrolera dla składników podstawowego oprogramowania, a także zarządza urządzeniami peryferyjnymi mikrokontrolera.

MCAL jest wyposażony w mechanizm powiadamiania, dzięki czemu może obsługiwać dystrybucję poleceń, odpowiedzi i informacji do różnych procesów. Oprócz tego MCAL może zawierać niektóre funkcje i urządzenia, takie jak cyfrowe we / wy (DIO), przetwornik analogowo-cyfrowy (ADC), modulator szerokości impulsu (de) (PWM, PWD), EEPROM (EEP), Flash (FLS), Capture Compare Uni (CCU), Watchdog Timer (WDT), Serial Peripheral Interface (SPI), I2C Bus.

IV. Złożony sterownik urządzenia (CDD)

Warstwa ta ma specjalne wymagania czasowe i funkcjonalne dotyczące złożonych czujników i elementów wykonawczych. CDD służy do obsługi złożonych funkcji, nie można go znaleźć w żadnej innej warstwie i ma możliwość bezpośredniego dostępu do mikrokontrolera. Złożone funkcje obejmują sterowanie wtryskiem, kontrolę wartości elektrycznych, wykrywanie wzrostu pozycji itp.

Cele AUTOSAR

AUTOSAR został stworzony z pewnych powodów, które są pomocne w chwili obecnej i które będą pomocne również w przyszłości, niektóre z celów są wymienione poniżej.

• Wdrażanie i standaryzacja podstawowych funkcji jako branżowe rozwiązanie „standard core”.
• Integracje modułów funkcjonalnych różnych dostawców.
• Łatwy w utrzymaniu procesu przez cały cykl życia.
• Możliwość skalowania różnych pojazdów niezależnie od platformy.
• Aktywacja redundancji.
• Uwzględnienie dostępności i wymagań bezpieczeństwa.
• Łatwe przenoszenie funkcji z jednego ECU do innego ECU w sieci.
• Korzystanie z komercyjnego sprzętu dostępnego z półki (COTS).
• Regularne aktualizacje i ulepszenia oprogramowania przez cały okres eksploatacji pojazdu.

Korzyści z AUTOSAR

AUTOSAR zapewnia różne korzyści na różnych etapach cyklu życia pojazdu

Producenci OEM: dzięki AUROSAR możesz wielokrotnie używać tego samego kodu oprogramowania dla różnych producentów OEM. Jest bardziej elastyczny w dostosowaniu do różnych projektów, a także skraca czas i zmniejsza koszty produkcji.

Dostawcy: Dostawcy mogą zwiększyć swoją efektywność rozwoju funkcjonalnego i stworzyć własny model biznesowy, który jest dla nich odpowiedni.

Dostawca narzędzi: AUTOSAR ma wspólny interfejs, który pomaga dostawcy narzędzi w standaryzacji procesu rozwoju.

Nowy uczestnik rynku: dla nowych uczestników AUTOSAR działa jako przejrzysty i zdefiniowany interfejs, który może pomóc im zrozumieć standardy branżowe, a także stworzyć własne modele biznesowe.

Czego możesz się spodziewać dzięki AUTOSAR?

AUTOSAR jest przeznaczony do różnych celów dla różnych działów przemysłu motoryzacyjnego. Ponieważ jest wszechstronny i elastyczny, oprócz tego możesz zrobić wiele rzeczy, a niektóre z podstawowych wyników, które może dać AUTOSAR, to możliwość ponownego wykorzystania oprogramowania w nim dla wielu jednostek, a używane oprogramowanie może być wymieniane w dowolnym momencie W takiej sytuacji AUTOSAR działa jako standardowa platforma dla wszystkich programów samochodowych i nie ma własnego zastosowania.

Ma system operacyjny z podstawowymi funkcjami i oprogramowaniem interfejsu, a główną zaletą jest to, że ten sam interfejs może być używany we wszystkich podstawowych programach. Funkcjonalności AUTOSAR są dostarczane jako komponenty oprogramowania, a wszystkie komponenty są niezależne od sprzętu.