?01.AUTOSAR簡介

汽車是現(xiàn)代人類實現(xiàn)“千里江陵一日還”的交通工具，而計算機則是使人脫離繁雜重復(fù)腦力勞動的生產(chǎn)技術(shù)，兩者的結(jié)合催生了汽車電子產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展。

21世紀(jì)初，隨著汽車電子應(yīng)用需求的不斷增多與硬件資源不斷豐富，軟件系統(tǒng)也隨之變得日趨復(fù)雜。汽車電子的主要任務(wù)本應(yīng)是實現(xiàn)新的功能，然而越來越多的資源卻被花費到【將現(xiàn)有解決方案移植到不同的環(huán)境中】。同時，互聯(lián)組件數(shù)量的增加也使汽車電子的復(fù)雜性指數(shù)級提高，傳統(tǒng)開發(fā)方法難以處理。為了充分發(fā)揮各個廠商的優(yōu)勢，分工合作共同完成復(fù)雜的ECU控制系統(tǒng)開發(fā)，越來越多的汽車整車與零部件廠商開始重視軟件標(biāo)準(zhǔn)化。

為了處理汽車電子領(lǐng)域軟件功能劇增的問題，通過工業(yè)范圍內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)化軟件設(shè)施來大大減少結(jié)構(gòu)上的復(fù)雜性，AUTOSAR協(xié)會于2003年夏天正式成立，并于次年啟動了主要工作。AUTOSAR關(guān)注的范圍覆蓋了半導(dǎo)體工業(yè)、工具、軟件廠商甚至汽車制造商本身，不僅可以給軟件系統(tǒng)及車輛電子提供一個高效管理平臺，也促進了兩者之間的更新與交換。

AUTOSAR是AUTomotive Open System Architecture，即汽車開放系統(tǒng)架構(gòu)的簡稱，定義了一套支持分布式的、功能驅(qū)動的汽車電子軟件開發(fā)方法和電子控制單元上的軟件架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化方案，以便應(yīng)用于不同的汽車和平臺，提高軟件復(fù)用、降低開發(fā)成本。 AUTOSAR提倡在汽車電子領(lǐng)域創(chuàng)造出一個標(biāo)準(zhǔn)：既是功能上、接口上的標(biāo)準(zhǔn)，也是方法上、流程上的標(biāo)準(zhǔn)，使得各個廠商可以在一個開放的平臺下提供符合標(biāo)準(zhǔn)的不同實現(xiàn)。也就是說，在同樣的標(biāo)準(zhǔn)下，誰實現(xiàn)得好，誰就可以贏得競爭。

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具體來說，AUTOSAR的目的有：

• 解決汽車功能可用性和安全性需求；
• 保持汽車電子系統(tǒng)一定的冗余；
• 方便移植到不同的汽車和平臺；
• 實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的基本系統(tǒng)功能作為汽車供應(yīng)商的標(biāo)準(zhǔn)軟件模塊；
• 通過網(wǎng)絡(luò)共享軟件功能；
• 集成多個開發(fā)商提供的軟件模塊；
• 貫穿整個產(chǎn)品生命期的軟件維護；
• 更充分地利用硬件平臺的處理能力；
• 進行汽車電子軟件的更新和升級。

02.AUTOSAR架構(gòu)分析

AUTOSAR架構(gòu)是AUTOSAR協(xié)會為了降低ECU軟件開發(fā)的復(fù)雜度而提出的一套經(jīng)過實踐驗證的軟件架構(gòu)，是汽車嵌入式應(yīng)用功能管理的基礎(chǔ)架構(gòu)，也是開發(fā)可重用應(yīng)用程序的基礎(chǔ)。

為了實現(xiàn)基本系統(tǒng)功能及功能接口的標(biāo)準(zhǔn)化，使得功能易于繼承和修改，切實提高軟件的更新和升級能力，AUTOSAR將汽車電子軟件架構(gòu)的整體框架進行分層式設(shè)計，以中間件RTE(Runtime Environment）為界，隔離上層的應(yīng)用層（Application Layer）與下層的基礎(chǔ)軟件（Basic Software）。

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2.1 應(yīng)用軟件層

應(yīng)用軟件層包含若干個軟件組件（Software Component，SWC），包括應(yīng)用軟件組件、傳感器和執(zhí)行器軟件組件。軟件組件間通過端口進行交互，再根據(jù)底層軟件功能，合理地拆分為不同抽象層，這樣每個抽象層都有不同的功能模塊。每個軟件組件可以包含一個或者多個運行實體（Runnable Entity，RE），運行實體中封裝了相關(guān)控制算法，其可由RTE事件（RTE Event）觸發(fā)。

從方法論上來說，應(yīng)用層軟件架構(gòu)的基本框架為：

輸入-->設(shè)定控制目標(biāo)-->執(zhí)行器控制-->輸出-->RTE

應(yīng)用層中的功能由各軟件組件（SWC）實現(xiàn)，組件中封裝了部分或者全部汽車電子功能，包括對其具體功能的實現(xiàn)以及對應(yīng)描述，如控制大燈，空調(diào)等部件的運作，但與汽車硬件系統(tǒng)沒有連接。

2.2 運行時環(huán)境

運行時環(huán)境（Runtime Environment，RTE）為應(yīng)用層軟件組件提供通訊服務(wù)，抽象了ECU之間的通信，是單個ECU內(nèi)部或者多個ECU之間信息交換的通訊中心，作為應(yīng)用軟件層與基礎(chǔ)軟件層交互的橋梁，為軟硬件分離提供了可能。

RTE可以實現(xiàn)軟件組件間、基礎(chǔ)軟件間以及軟件組件與基礎(chǔ)軟件之間的通信，封裝了基礎(chǔ)軟件層的通信和服務(wù)，為應(yīng)用層軟件組件提供了標(biāo)準(zhǔn)化的基礎(chǔ)軟件和通信接口，使得應(yīng)用層可以通過RTE接口函數(shù)調(diào)用基礎(chǔ)軟件的服務(wù)，實現(xiàn)了對I/O、存儲和其他基本服務(wù)的訪問，使AUTOSAR軟件組件獨立于特定的ECU，開發(fā)人員得以屏蔽底層硬件的實現(xiàn)細(xì)節(jié)，進行應(yīng)用軟件的開發(fā)，并將應(yīng)用軟件應(yīng)用在任何符合AUTOSAR標(biāo)準(zhǔn)的ECU中。

2.3 基礎(chǔ)軟件層

基礎(chǔ)軟件層（Basic Software Layer，BSW）是標(biāo)準(zhǔn)化的軟件層，向AUTOSAR軟件組件提供必要的服務(wù)，主要提供硬件驅(qū)動、網(wǎng)絡(luò)通信、實時任務(wù)調(diào)度等底層服務(wù)。BSW本身又可分為四層，即服務(wù)層（Services Layer）、ECU抽象層（ECU Abstraction Layer）、微控制器抽象層（Microcontroller Abstraction Layer，MCAL）和跨越三個層次的復(fù)雜驅(qū)動（Complex Drivers），詳見下圖：

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服務(wù)層（Services Layer）：為應(yīng)用層提供各種后臺服務(wù)，比如網(wǎng)絡(luò)管理、存儲器管理、總線通信管理服務(wù)以及操作系統(tǒng)等。

ECU抽象層（ECU Abstraction Layer，ECUAL）：在ECU相關(guān)硬件的基礎(chǔ)上，為ECU提供外圍設(shè)備的驅(qū)動程序，使應(yīng)用層不用關(guān)心外設(shè)的位置，主要關(guān)心ECU硬件的布局和屬性，與微控制器無關(guān)。ECU抽象層封裝了微控制器層及外圍設(shè)備的驅(qū)動，并對微控制器內(nèi)外設(shè)的訪問進行了統(tǒng)一，實現(xiàn)了軟件應(yīng)用層與硬件系統(tǒng)的分離，比如CAN報文內(nèi)容的解析、網(wǎng)關(guān)報文的轉(zhuǎn)發(fā)、存儲器讀寫流程的控制等等。

微控制器抽象層（Microcontroller Abstraction Layer，MCAL）：定義了內(nèi)存接口、I/O驅(qū)動接口和通信接口，其實現(xiàn)與微控制器高度相關(guān)，是與硬件直接相關(guān)的驅(qū)動軟件。

復(fù)雜設(shè)備驅(qū)動（Complex Device Drivers，CDD）：可以直接訪問微控制器，以實現(xiàn)一些復(fù)雜的傳感器和控制器操作，如噴油控制、曲軸信號采集等有計時需求的特定操作。CDD為用戶提供可以自行編寫特殊設(shè)備驅(qū)動軟件的可能，由于復(fù)雜驅(qū)動可能涉及嚴(yán)格的時序，所以應(yīng)用層通過RTE直接訪問硬件。復(fù)雜驅(qū)動層具有重要的意義，首先，它可以用于實現(xiàn)AUTOSAR不支持或者未標(biāo)準(zhǔn)化的硬件驅(qū)動，其次，它可以作為已經(jīng)存在的應(yīng)用程序向AUTOSAR過渡的接口。

詳細(xì)內(nèi)容見下圖所示：?

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03.總結(jié)

AUTOSAR概念的提出，為汽車電子系統(tǒng)開發(fā)模式從ECU驅(qū)動向功能驅(qū)動和架構(gòu)集成的轉(zhuǎn)變奠定了技術(shù)和方法學(xué)的基礎(chǔ)。隨著AUTOSAR的進一步完善和推廣應(yīng)用，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)底層軟件的解耦、模塊化、可重用等功能，還能通過復(fù)雜驅(qū)動來實現(xiàn)特殊化的需求，保持一定的靈活性，實現(xiàn)一套代碼適用多個項目，加快研發(fā)進程，降低研發(fā)成本。文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-685114.html

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