基于AUTOSAR规范的汽车ECU软件开发方法

基于 AUTOSAR规范的汽车 ECU软件开发方法

季上满

身份证号码： 3303281983****5131

摘要：文章主要是分析了AUTOSAR系统架构与标准接口，并在此基础上讲解了AUTOSAR方法与开发流程，最后探讨了AUTOSAR的解决方案，望可以为有关人员提供到一定的参考和帮助。

关键字：AUTOSAR；开发流程；架构

1、前言

随着人们生活质量的不断提高，汽车已成为每个家庭中常见的代步工具，人们对汽车的质量要求也不断提高。由于汽车电子中所涉及到的控制单元较多，为对嵌入式控制单元的软件开发较为困难。汽车电子硬件平台的多样性使得ECE软件需要进行大量的修改和重新编写，这对相关工作人员来说是一项巨大的挑战，为此需要改革和开发出一个统一的软件构架规范ECU的开发。

2、国内研究现状

当前我国的汽车在不断的发展中，汽车现代化的重要标志是电子化、智能化和网络化。当前消费者安全、智能和环保水平的不断提高，同时也使得汽车已经从最初的机械系统在逐步转变为现代电子系统。中国作为一个消费大国，汽车也逐渐变化，这使得国内汽车电子行业面临着快速增长的情况，其中我国的汽车总成本占总成本的30%，占高端汽车的高比例。中国高端汽车电子设备和国外汽车产业发达国家不差上下。当前我国的汽车电子系统制造商在经过发展有着一定的规模。为可以进入到了国际市场，他们应当不断的进行结构调整和技术创新，才可以赶上当前国际先进汽车制造商的技术水平。另一方面，当前国内高端汽车的不断发展中，但我国中汽车的工业化水平和研发水平与国外相比还有很大的一个差距，因此有必要增加到对其的研发和投资。AUTOSAR从半导体行业和软件供应商、零部件供应商到汽车制造商本身为本标准提供到了一个重要的支持。Autosar的标准化设计、开发和验证受到国内主要汽车制造商和科研机构的高度重视，使AMPD的效率和AMPD汽车的电子质量得到了明显的提高。浙江大学ESE实验中心是首批加入AutosAll的国家内部研究机构之一。自2004年以来，它一直专注于Autosar。当前得到浙江大学ESE实验中心已成功开发出符合Autosar标准的集成ECU开发工具链，可用于ECU软件架构、诊断、校准和模拟测试，上层软件和软件的快速迭代开发模型。ESE实验室中心还开发了AutoSAR标准操作系统和基本软件模块，如通信，一汽和长安开始在2009年使用AutoSAR标准工具，并使用AutoSAR标准工具设计和开发ECU，其成员已验证。中国公司还加入了一汽，上汽和Hengrun技术的组织。

3、AUTOSAR系统架构与标准接口

3.1、分层的系统架构

以往传统的汽车电子控制软件开发是硬件的，而软件开发主要是依赖于硬件平台，硬件平台的变化将导致软件维护成本的急剧增加。Auto SAR的提出旨在为汽车电子软件行业提供统一开放的软件架构标准，以解决低可靠性和低成本的问题传统汽车电子软件的成本问题实现了可重用性、授权标准化和平台缺陷，实现了与硬件相关的基础软件的软件更新和升级能力，定义了标准化的软件功能组件和软件功能组件接口及硬件。由于AutoSAR提供底层ECU的抽象，因此不再需要通过ECU更换，自适应地修改上部应用软件;用户可以拥有一款自上而下的软件中心和硬件独立软件平台，可以有效的降低到了软件维护中的成本。特别是，车辆制造商可以专注于开发更竞争的上层应用并实现上层功能。每个SWC封装了在autos基本软件体系结构上运行的可执行文件标准化的应用程序接口，以通过运行时环境进行通信。RTE提供基本通信服务，并支持SWC和BSW之间的通信。RTE的概念是提供虚拟功能总线，允许SWC请求任何输入数据。它只需要向RTE发送请求。RTE使用特定的单个ECU和BSW来完成应用层软件。能够将服务层划分成系统服务，内存服务和通信服务这三个模块。MCAL分为MCU驱动程序，内存驱动程序，通信驱动程序和I/O驱动程序。MCAL是BSW的底层，其中主要是包括访问MCU的驱动器。MCAL将上部软件与MCU分开以促进应用程序迁移。ECU抽象地封装了MCAL和MCU外设的驱动程序，能够统一了MCU外围设备的访问，并把上部应用程序与ECU硬件完全分开。服务层是BSW中的最顶层。

3.2、 标准接口

自动分级模块结构，每个模块中都提供到一个标准化的功能定义良好的API。自动分级分为三类：标准接口和自动标准化接口，接口是标准的C语言API，它是主要功能块，如1000kcal，以通信接口服务和系统服务表示的形式。接口是主要的组成部分，即自动应对实体、操作和ECU抽象实体、操作设备驱动器和复合体之间接口的实体，然后提出了基本的软件层BSW。使用BSW平台不仅可以提高软件质量，还可以确保用户专注于开发与硬件无关的上层函数，并应当有效的提高到用户的核心竞争力。

4、AUTOSAR方法与开发流程

4.1、SWC

围绕部署的全分辨率软件开发过程和组件SWC，SWCSW包括软件应用程序、传感器/执行器SWC、SWC校准、服务SWC，以及通过VFB、形成的系统应用程序、SWC激活的电子封装部件或所有功能模块的类似于代理交互的抽象SWC，包括简化的相应描述规范功能，以及SWC对于外部端口和对应端口接口的多个组件，每个HSWC端口需要定义，在由WC形成的端口之间或在WC和BSW之间的通信，SWC的内部行为主要是由运行实体表示。每个SWC由多个运行实体所共同组成的。当发生绑定事件时，将触发相应的运行实体，运行实体将通过端口数据或操作完成其自己的功能，并且结果将通过端口提供给外部。结果将通过RTE交织此通信，因此，实体的实现独立于平台，因此SWC也是独立的平台，它最终可以有效的提高了应用程序的可移植性和可重用性。可以通过建模工具设计和生成代码实现，也可以手动编译。描述文档描述SWC的外部属性，包括端口、端口接口、运行实体和相应的事件，最后使用扩展标记语言（XML）文件格式。

4.2、开发流程

架构定义是完成SWC，ECU和系统约束的三个方面。SWC描述了数据和操作（端口和端口界面），包括用于网络和硬件的SWC（例如延迟，时序等）和所需资源（内存，CPU时间等）。ECU描述包括处理器，存储器，通信外设，传感器和执行器，引脚分配等，系统约束包括总线信号，网络拓扑，协议和SWC-ECU映射约束。根据结构定义层生成的系统配置文件，提取每个ECU的系统结构描述信息以及添加到当前ECU的必要信息和数据。

5、解决方案

在ECU软件开发过程中，系统架构、AutosAr规范、提取和源代码生成系统描述文件和ECU描述文件都应当要符合相关要求，BSW服务组件和应用程序组件之间的数据交换可以通过AUTOSAR SWC描述文件进行。无法在EB-tresos studio中实现BSW服务组件和应用程序组件之间的端口连接，在EB-TesosStudio中，相应的服务模块导出AUTOSAR规范的服务模块描述，将其添加到System Temdesk中的ECU软件组合中，然后导出整个ECU系统，然后导出AUTOSAR系统描述文件，可以在其中导入系统描述文件，最后选择ECU配置。

6、结束语

由上可知，AutoSAR作为一套经过实验验证的分成软件，其可以使得上层应用程序和底层基础软件相互进行独立，能够在最大程度上简化汽车软件的开发过程，有着十分重要的意义。

参考文献

[1] 修佳鹏, 田超宇, 杨正球,等. SecOC安全机制中国密算法应用方案研究[J]. 2021(2020-9):775-782.

[2] 张弛, 吴志红, 朱元,等. 基于AUTOSAR标准的ETH基础通信及SOME/IP通信实现[J]. 信息通信, 2020(2):7-12.

[3] 方晓颖. 基于AUTOSAR 标准的E2E 保护[J]. 汽车与驾驶维修：维修版, 2020(3):3.

[4] 吴习文, 吴长水. 基于AUTOSAR的天然气发动机应用层软件组件设计[J]. 农业装备与车辆工程, 2020, 058(005):30-35.

[5] 修佳鹏, 田超宇, 杨正球,等. SecOC安全机制中国密算法应用方案研究[J]. 信息安全研究, 2020(9).

[6] Ahmed I . AUTOSAR Runtime Environment Test. 2020.