Porozumění autosaru a jeho architektuře

AUTOSAR (Automotive Open System Architecture) lze definovat jako společnou platformu pro celý automobilový průmysl, která je navržena tak, aby rozšířila rozsah aplikací pro funkčnost vozidla bez ovlivnění aktuálního provozního modelu. AUTOSAR je v podstatě otevřená a standardní softwarová architektura, kterou společně vyvinuli výrobci automobilů, dodavatelé a vývojáři nástrojů. V tomto článku se dozvíme, co je AUTOSAR a o různých vrstvách jeho architektury.

Hlavním mottem AUTOSAR je „Spolupracovat na standardech, soutěžit na implementaci“. Tato jedinečná architektura byla vyvinuta za účelem zavedení a udržování společného standardu mezi výrobci, dodavateli softwaru a vývojáři nástrojů, aby bylo možné dodat výsledek procesu bez nutnosti jakýchkoli úprav.

AUTOSAR - Jak to všechno začalo?

V roce 2003 vzniklo partnerství AUTOSAR jako aliance výrobců OEM (Original Equipment Manufacturer), dodavatelů pneumatik pro automobilový průmysl, výrobců polovodičů, dodavatelů softwaru, dodavatelů nástrojů a dalších. Založili AUTOSAR jako otevřený průmyslový standard pro architekturu automobilového softwaru tím, že zvážili různé automobilové E / E architektury, které byly přítomny a které se budou v budoucnu formovat.

Mezi 10 hlavních partnerů společnosti AUTOSAR patří BMW Group, Bosch, Continental, DaimlerChrysler, Ford Motor Company, General Motors, PSA Peugeot Citroen, SiemensVDO, Toyota Motor Corporation a Volkswagen.

Důležitost AUTOSARU

Infrastruktura AUTOSAR není jednoduchá, ale proč je nutné zavést tak složitou infrastrukturu pro automobilový průmysl? Na první stranu Proč potřebujeme AUTOSAR?

Se zvyšující se poptávkou po inteligentním, bezpečnějším a chytřejším vozidle se zvýší také konkurence v automobilovém průmyslu. Všechny tyto funkce inteligence a vozidla nemohou být implementovány jediným orgánem.

Například auto má airbagy, systém GPS, inteligentní integraci atd. Všechny tyto funkce jsou implementovány na různých ECU (elektronických řídicích jednotkách) různými automobilovými průmysly, takže všechny různé automobilové jednotky by měly být schopny pracovat ruku v ruce s získejte požadovaný vývod.

To také pomáhá v procesu vývoje softwaru, protože až do nedávné doby byl software vyvinutý pro automobilový průmysl zaměřen pouze na poskytování funkčnosti systému a nikdy se nestarali o to, jaké účinky může systému poskytnout. Zkomplikovalo se to díky spoustě funkcí přes různé ECU v různých sítích vozidel. To se stalo kritičtějším problémem s nárůstem nestandardních vývojových postupů. Proto vyvinuli AUTOSAR.

Různé vrstvy architektury AUTOSAR

Pokud se podíváte na výše uvedený obrázek, zjistíte, že architektura AUTOSAR je tvořena třemi hlavními vrstvami, které jsou

• Aplikační vrstva
• Runtime Environment (RTE)
• Základní software (BSW)

Každá z těchto vrstev má svůj vlastní účel a má specifickou operaci

Aplikační vrstva

Aplikační vrstva AUTOSAR se skládá z různých aplikací a specifických softwarových komponent, které jsou navrženy k provádění konkrétního úkolu podle daných pokynů. Aplikační vrstva je nejvyšší vrstvou softwarové architektury AUTOSAR, proto je kritická pro všechny aplikace ve vozidle. Aplikační vrstva obsahuje tři nejdůležitější součásti, které je třeba vzít v úvahu. Jsou to komponenty aplikačního softwaru, porty těchto komponent a rozhraní portů.

Softwarové komponenty zajišťují funkčnost subsystému, který zahrnuje operace a datové prvky, které software vyžaduje, a prostředky potřebné pro komponenty. A zdroj aplikace je nezávislý na umístění interaktivních komponent, typu ECU, na kterém je komponenta mapována, a na počtu instancí komponenty v systému.

Vrstva Runtime Environment (RTE)

Vrstva běhového prostředí vytváří vhodné prostředí pro provoz softwarových komponent (SWC). SWC je vždy závislé na rozhraní poskytovaném RTE.

Lze jej považovat za komunikační centrum mezi ECU, které jsou v síti. Pomáhá softwarovým komponentám pracovat nezávisle na komunikačních mechanismech a kanálech. RTE to umožňuje mapováním komunikačních vztahů mezi komponentami, které jsou implementovány v různých šablonách, na konkrétní komunikační mechanismus Intra, jako je volání, nebo komunikační mechanismy mezi ECU, jako je zpráva COM.

RTE je odpovědné za správu životního cyklu SWC. Mělo by spouštět a vypínat funkce na základě potřeb. Funguje také jako separační vrstva mezi aplikačním softwarem (ASW) a základním softwarem (BSW), kde měl základní software oprávnění přímo volat jakoukoli funkci API nebo jiné moduly, ale aplikační software může komunikovat pouze prostřednictvím portů.

RTE se generuje ve dvou fázích

• Fáze smlouvy: Tato fáze je nezávislá na ECU a poskytuje smlouvu mezi aplikačním softwarem a RTE, tj. Proti kterému lze zakódovat API komponent ASW.

Výsledkem je záhlaví specifikované komponentou ASW, které můžeme zahrnout do zdrojového kódu. Soubor záhlaví se skládá ze všech funkcí RTE API, které lze použít v ASW, a také nezbytné datové typy a struktury potřebné pro komponenty ASW jsou deklarovány v souboru záhlaví.

• Fáze generování: Tato fáze se zaměří na generování konkrétního kódu pro danou ECU. Díky komponentám ASW a hlavičkovým souborům vytvořeným ve fázi kontraktu a veškerému potřebnému kódu BSW lze vygenerovaný kód zkompilovat do spustitelného souboru pro ECU.

Základní software (BSW)

Vrstvu Basic Software lze definovat jako standardizovaný software, který může poskytovat služby softwarovým komponentům AUTOSAR, a také se používá ke spuštění funkční části softwaru. Základní software obsahuje standardizované a ECU specifikované komponenty.

Základní vrstva softwaru se dále dělí na 4 hlavní části, a to na vrstvu služeb, vrstvu ECU Abstraction Layer, vrstvu mikrokontroléru Abstraction Layer a Complex Drivers.

I. vrstva služeb

Jedná se o nejvyšší vrstvu základní softwarové vrstvy, poskytuje základní softwarové moduly aplikačnímu softwaru a je nezávislá na mikrokontroléru a hardwaru ECU.

Servisní vrstva poskytuje funkce jako

• Paměťové služby (správa NVRAM)
• Diagnostické služby (včetně UDS komunikační a chybová paměť)
• Síťová komunikace a správa vozidla
• Řízení státu ECU
• Operační systém (OS)

Montáž této vrstvy se specializuje na mikrokontroléry (MCU), části hardwaru ECU a jejich aplikace.

II. Vrstva abstrakce ECU

Tato vrstva funguje jako rozhraní abstrakční vrstvy mikrokontroléru, která také obsahuje některé ovladače externích zařízení. Má přístup k periferním zařízením a zařízením bez ohledu na to, kde jsou umístěna uvnitř nebo vně mikrořadiče. Nabízí také rozhraní API pro rozhraní s mikrokontrolérem.

III. Mikrokontrolér Abstraction Layer (MCAL)

Vrstva mikrokontroléru je přístupová cesta ke komunikaci s hardwarem. Tato vrstva byla orámována, aby se zabránilo přímému přístupu k registrům mikrokontrolérů. Mikroprocesor Abstraction Layer (MCAL) je hardwarové vrstva navržena tak, aby standardní rozhraní složek základního software. Poskytuje nezávislé hodnoty mikrokontroléru pro součásti základního softwaru a spravuje také periferie mikrokontroléru.

MCAL je vybaven mechanismem upozornění, aby mohl podporovat distribuci příkazů, odpovědí a informací do různých procesů. Kromě toho může MCAL zahrnovat některé funkce a zařízení, jako jsou digitální I / O (DIO), analogový / digitální převodník (ADC), modulátor pulzní šířky (de) (PWM, PWD), EEPROM (EEP), Flash (FLS), Capture Compare Uni (CCU), Watchdog Timer (WDT), Serial Peripheral Interface (SPI), I2C Bus.

IV. Komplexní ovladač zařízení (CDD)

Tato vrstva má speciální načasování a funkční požadavky pro řešení složitých senzorů a akčních členů. CDD se používá pro zpracování složitých funkcí, nelze jej najít v jiných vrstvách a má schopnost přímého přístupu k mikrokontroléru. Mezi komplexní funkce patří ovládání vstřikováním, řízení elektrických hodnot, detekce zvýšení polohy atd.

Cíle AUTOSARU

AUTOSAR byl vytvořen z určitých důvodů, které jsou užitečné pro současnost a které budou užitečné i v budoucnu, některé z cílů jsou uvedeny níže.

• Implementace a standardizace základních funkcí jako celoodvětvové řešení „standard core“.
• Integrace funkčních modulů od různých dodavatelů.
• Snadná údržba procesu během celého životního cyklu.
• Schopnost škálovat různá vozidla nezávisle na platformě.
• Aktivace redundance.
• Zohlednění požadavků na dostupnost a bezpečnost.
• Snadný přenos funkcí z jedné ECU do jiné ECU v síti.
• Více využíváme komerčně dostupný hardware (COTS).
• Pravidelné aktualizace a aktualizace softwaru po celou dobu životnosti vozidla.

Výhody AUTOSARU

AUTOSAR nabízí různé výhody v různých fázích životního cyklu vozidla

OEM: S AUROSARem můžete znovu a znovu používat stejný softwarový kód pro různé OEM. Je flexibilnější přizpůsobit se různým designům a také snižuje čas a náklady na výrobu.

Dodavatelé: Dodavatelé mohou zvýšit efektivitu funkčního vývoje a vytvořit si vlastní obchodní model, který je pro ně vhodný.

Poskytovatel nástrojů: AUTOSAR má společné rozhraní, které pomáhá poskytovateli nástrojů standardizovat jejich vývojový proces.

Nový účastník trhu: Pro nové účastníky funguje AUTOSAR jako transparentní a definované rozhraní, které jim může pomoci porozumět průmyslovým standardům a také vytvořit jejich vlastní obchodní modely.

Co můžete očekávat prostřednictvím AUTOSARU?

AUTOSAR je navržen tak, aby sloužil různým účelům různým oddělením automobilového průmyslu. Jelikož je všestranný a flexibilní, můžete z něj dělat mnoho věcí, kromě toho, některé ze základních výsledků, které vám AUTOSAR může poskytnout, jsou schopnost znovu použít software v něm pro více jednotek a použitý software lze vyměnit, kdykoli je podle potřeby funguje AUTOSAR jako standardní platforma pro veškerý software vozidla a nemá žádnou vlastní aplikaci.

Má OS se základními funkcemi a softwarem rozhraní a hlavní výhodou je, že stejné rozhraní lze použít ve všech základních softwarech. Funkce AUTOSAR jsou dodávány jako softwarové komponenty a všechny zapojené komponenty jsou nezávislé na hardwaru.