AUTOSAR分层架构

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1、AUTOSARAUTOSAR分层架构介绍及分层架构介绍及 SmartSAR studioSmartSAR studio使用总结使用总结 内容介绍 一、什么是AUTOSAR 二、AUTOSAR分层概述 三、应用层 四、RTE层 五、基础软件层（BSW） 六、SmartSAR studio使用总结 一、什么是AUTOSAR AUTOSAR是Automotive Open System Architecture（ 汽车开放系统架构）的首字母缩写，是一家致力于制定汽车 电子软件标准的联盟。AUTOSAR是由全球汽车制造商、部件 供应商及其他电子、半导体和软件系统公司联合建立，各成 员保持开发合作伙伴关

2、系。自2003年起，各伙伴公司携手合 作，致力于为汽车工业开发一个开放的、标准化的软件架构 。AUTOSAR这个架构有利于车辆电子系统软件的交换与更新 ，并为高效管理愈来愈复杂的车辆电子、软件系统提供了一 个基础。此外，AUTOSAR在确保产品及服务质量的同时，提 高了成本效率。 国内国内AUTOSAR研究情况研究情况 浙江大学ESE实验中心从2004年开始关注AUTOSAR ，并率先加入了AUTOSAR组织。目前浙江大学ESE实 验中心已经成功开发出一套符合AUTOSAR标准的集 成的ECU开发工具链（简称为SmartSAR Studio）， 它可以用于ECU软件架构、网络系统配置、基础软

3、件核配置、诊断、标定和仿真测试，支持从上到下 、软件为中心的快速迭代开发模式。另外，ESE实 验室中心已经开发出符合AUTOSAR标准的操作系统 、通信等基础软件模块。 国外国外AUTOSARAUTOSAR研究情况研究情况 MICROSAR是Vector根据AUTOSAR标准开发 的一系列产品级软件模块，包括RTE、 CAL、OS、COM、IO、SYS和DIAG等等。在 MICROSAR的帮助下，开发人员可以完全 忽略硬件平台不同所带来的差异，甚至 可以在缺少硬件平台的情况下先期开发 应用程序，利用CANoe作为平台进行仿真 和调试。这一切都是由于MICROSAR所提 供的标准化接口。 MIC

4、ROSAR需要DaVinci系列工具来进行配置。 DaVinci Developer： DaVinci Developer一个专用于符合AUTOSAR标准的ECU软件开发 工具，它可以用来配置并生成ECU的RTE(RunTime Environment)源代 码。用户可以利用DaVinci Developer的图形用户界面开发应用程序 (SWC)以及定义应用程序接口，并可以方便的调用DaVinci系列的其 他工具。 导入AUTOSAR的ECU交换文档(Extract of ECU Description File) 图形化定义软件组件(SWC) 定义端口(Ports)和数据类型(Data El

5、ements) 将运行实体(Runnables)映射到操作系统任务(Task)中 导入/导出AUTOSAR的arxml文件 从网络数据库中导入信号 针对ECU配置的一致性校验 与Matlab/Simulink无缝集成 DaVinci Configurator Pro： DaVinci Configurator Pro是一个符合AUTOSAR标准的软件配置 工具，它专门用于配置并生成ECU中的Basic Software(BSW)。它能保 证在配置各底层软件模块的过程中，各配置参数的一致性。如果出现 配置数据错误或缺失，DaVinci Configurator Pro能及早发现并提出 警告。 使

6、用图形化的配置简化了各参数间复杂的内部关系 支持在同一系统中并行配置不同版本的BSW(如2.1和3.0) 基于AUTOSAR规范的验证过程 依然使用GENy来配置通信相关模块(为CANbedded用户带来方便) 针对BSW配置的一致性校验 二、二、AUTOSAR的分层概述的分层概述 将运行在将运行在Microcontroller之上的之上的ECU软件分为软件分为Application、RTE、BSW三层三层 1、应用层、应用层 应用层将软件都划分为一个应用层将软件都划分为一个Atomic Software component（ASWC），包括硬件无），包括硬件无 关的关的Application

7、 Software Component、Sensor Software Component、Actuator Software Component等。等。 2、RTE层层 RTE提供基础的通信服务，支持提供基础的通信服务，支持Software Component之间和之间和 Software Component到到BSW的通信（包括的通信（包括ECU内部的程序调用、内部的程序调用、 ECU外部的总线通信等情况）。外部的总线通信等情况）。 RTE使应用层的软件架构完全脱离于具体的单个使应用层的软件架构完全脱离于具体的单个ECU和和BSW。 3、BSW层层 将基础软件层(BSW)分为Service

8、、ECU Abstraction、Microcontroller Abstraction以及Complex Drivers。 每层的每层的BSW中包括不同的功能模块。比如中包括不同的功能模块。比如Service层包括系统服层包括系统服 务、内存服务、通信服务。务、内存服务、通信服务。 微控制器抽象层微控制器抽象层(Microcontroller AbstractionLayer)(Microcontroller AbstractionLayer)是在是在 BSWBSW的最底层，它包含了访问微控制器的驱动。的最底层，它包含了访问微控制器的驱动。 微控制器抽象层使上层软件与微控制器相分离，以便应用

9、的移微控制器抽象层使上层软件与微控制器相分离，以便应用的移 植。植。 ECUECU抽象层封转了微控制器层以及外围设备的驱动。抽象层封转了微控制器层以及外围设备的驱动。 将微控制器内外设的访问进行了统一，使上层软件应用将微控制器内外设的访问进行了统一，使上层软件应用 与与ECUECU硬件相剥离。硬件相剥离。 为了满足实时性等要求，可以利用复杂驱动（为了满足实时性等要求，可以利用复杂驱动（Complex DriversComplex Drivers），）， 让应用层通过让应用层通过RTERTE直接访问硬件。直接访问硬件。 也可以利用复杂驱动封转已有的非分层的软件，以实现向也可以利用复杂驱动封转已有

10、的非分层的软件，以实现向AUTOSARAUTOSAR 软件架构逐步实施。软件架构逐步实施。 服务层（服务层（Service LayerService Layer）位于）位于BSWBSW的最上面，将各种基础软件功能的最上面，将各种基础软件功能 以服务的形式封转起来，供应用层调用。以服务的形式封转起来，供应用层调用。 服务层包括了服务层包括了RTOSRTOS、通信与网络管理、内存管理、诊断服务、状态、通信与网络管理、内存管理、诊断服务、状态 管理、程序监控等服务。管理、程序监控等服务。 BSWBSW包括以下服务类型：包括以下服务类型： Input/output(I/O)服务: 将执行器、传感器以及

11、外设的访 问标准化 内存服务：将微控制器内外内存的访问进行统一封转 通信服务：将整车网络系统、ECU网络系统、软件组件内的 访问进行统一封转 系统服务：包括RTOS、定时器、错误处理、看门狗、状态管 理等服务 二、应用层二、应用层 应用层由各种应用层由各种AUTOSAR Software ComponentAUTOSAR Software Component（SWSW- -C C）组成）组成 每个每个AUTOSAR SWAUTOSAR SW- -C C都封转了各种应用的功能集，可大可小都封转了各种应用的功能集，可大可小 每个每个AUTOSAR SWAUTOSAR SW- -C C只能运行在一个

12、只能运行在一个ECUECU中，也可称为中，也可称为AtomicSWAtomicSW- - 可以通过算法建模、手写代码等多种方式实现可以通过算法建模、手写代码等多种方式实现SWSW- -C C。 在AUTOSAR架构体系中，SW-C的实现： 与MCU类型无关 与ECU类型无关 与相互关联的SW-C的具体位置无关 与具体SW-C的实例个数无关 Software Component Template规定了SW-C的描述规范 PortPort和和InterfaceInterface： PortPort：表示输入（：表示输入（RPortRPort）或输出（）或输出（PPortPPort） Interfa

13、ceInterface：具体输入输出的方式、数据类型等：具体输入输出的方式、数据类型等 SWSW- -C C的类型：的类型： 软件组件单元（ ASWC ） 应用软件组件 输入输出软件组件 服务组件 ECU抽象组件 复杂驱动组件 标定程序组件 组合组合CompositionComposition Sensor/Actuator Software ComponentsSensor/Actuator Software Components： 所有所有I/OI/O的输入输出都通过的输入输出都通过Sensor/Actuator SWSensor/Actuator SW- -C C Composition

14、Composition： Composition是多个ASWC的实例集合，也当做是SW-C。 Composition的Port是内部某个ASWC的Port代理，通过 DelegationConnector来表示。 Composition内ASWC之间的输入输出是通过AssemblyConnector 来表示。 Virtual Functional BusVirtual Functional Bus： 所有的Component（包括ASWC、ECU抽象、服务、复杂驱动）之 间的通信组成了VFB。 Runtime Environment Runtime Environment ： RTE是VFB在

15、具体一个ECU中的实例。 RTE实现了应用层SW-C之间、应用层SW-C与BSW之间的 具体通信。 RTE通过划分RTOS的任务、资源、事件等，提供给组 件一个隔离底层中断的运行时环境。 RTERTE的通信实现：的通信实现： SW-C之间的通信是调用RTE API函数而非直接实现的 ，都在RTE的管理和控制之下。 每个API遵循统一的命名规则且只和软件组件自身的 描述有关。 具体通信实现取决于系统设计和配置，都由工具供 应商提供的RTE Generator自动生成的。 微控制器抽象层：微控制器抽象层： 通信驱动：SPI、CAN等。 I/O驱动：ADC、PWM、DIO等。 内存驱动：片内EEPR

16、OM、Flash等。 微控制器驱动：Watchdog、GPT等。 微控制器抽象层：微控制器抽象层：SPIHandlerDriverSPIHandlerDriver SPIHandlerDriver封转了统一访问SPI总线的接口，上层 软件可以并发的多个访问。 复杂驱动：复杂驱动： 利用中断、TPU、PCP等，复杂驱动可以实现实时性高的 传感器采样、执行器控制等功能。 比如：注射控制； 电子阀门控制； 增量位置测量监测； I/OI/O硬件抽象：硬件抽象： 可以通过I/O硬件抽象中的信号接口来访问不同的I/O设备。 将I/O信号都进行了封转，比如电流、电压等。 COMCOM硬件抽象：硬件抽象： COM硬件抽象将微控制器、板上的所有通信通道进行了封装。 将LIN、CAN、FlexRay等通信方式都进行了抽象定义。