面向OEM的AUTOSAR应用与实施

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        一、 AUTOSAR背景介绍

 

  AUTOSAR是英文AUTomotive Open Systems ARchitecture的缩写,中文意思是汽车开放系统架构,它定义了一套支持分布式的、功能驱动的汽车电子软件开发方法和电子控制单元上的软件架构标准化方案,以便应用于不同的汽车平台,提高软件复用,降低开发成本。AUTOSAR是由汽车OEM和其一线供应商建立的汽车软件开发全球合作联盟,于2003年夏天正式成立,并于2004年启动了主要的工作,其目的就在于控制汽车软件的复杂性和多样性。AUTOSAR包括9个核心成员:BMW Groups(宝马)、BOSCH(博世)、Continental(大陆)、DAIMLER(戴姆勒)、Ford(福特)、GM(通用)、PSA Peugeot Citron(标志-雪铁龙)、TOYOTA(丰田)、VOLKSWAGEN AG(大众)。目前其成员已超过150个,国内OEM中已有一汽及上汽加入,零部件供应商恒润科技成为继一汽、上汽之后,国内第三家加入该组织的公司。

 

  AUTOSAR自面世以来,从半导体工业、工具和软件厂商、零部件供应商到汽车制造商本身,整个汽车领域内的价值体系都给予该标准积极的推动。 AUTOSAR开发成员在2007年发布了2.1版本,使AUTOSAR的发展到达了一个稳定的阶段,随后通过几个不同的开发项目对AUTOSAR的实用性进行了测试,现在AUTOSAR已经做好进入到产品ECU的准备,而宝马集团已将符合AUTOSAR标准的ECU(电子控制单元)应用在全新BMW 7系量产车型中,预计在2010年AUTOSAR的所有核心成员都将推出相关的产品。在商业领域里,支持AUTOSAR标准的工具和软件供应商已推出了相应的工具和软件,提供需求管理,系统描述,软件构件算法模型验证,软件构件算法建模,软件构件代码生成,RTE生成,ECU配置以及基础软件和操作系统等服务,帮助OEM实现无缝的AUTOSAR系统软件架构开发流程。目前AUTOSAR版本为3.1版,预计将于2009年秋季发布4.0版本。

 

  由于AUTOSAR提倡“在标准上合作,在实现上竞争”的原则,其核心思想在于“统一标准、分散实现、集中配置”,所以采用AUTOSAR将为OEM带来很大的好处,这将使得他们对于软件采购和控制拥有更灵活和更大的权利,因为软件系统的标准化和开放化将使更多的软件供应商进入汽车电子行业,从而使得他们有更多的选择,同时软件的质量监督也会相应提高,有利于提高他们的产品质量。但是,也必须看到在全行业内推行此标准还是存在潜在障碍的,就是来自一些OEM厂商和大的第一级汽车供应商的抵制,因为他们已经有自己的标准和架构了,而采用AUTOSAR标准及其架构可能产生更换成本、丧失控制等风险。尽管如此,汽车电子软件开发方法和软件架构的标准化是汽车行业不可阻挡的发展趋势,而且目前还没有哪种标准比AUTOSAR标准走的更远。鉴于此,国内汽车OEM必须做好应对AUTOSAR的准备,这对他们来说,是挑战更是机遇。

 

  在AUTOSAR标准的实施过程中,OEM将起主导作用。OEM应如何提出需求并在他们的产品上使用这些来自不同供应商的具有标准功能和接口的软件呢?AUTOSAR为此同时制定了方法上、流程上的标准,即AUTOSAR方法论。本文将着重解读AUTOSAR方法论内容,讲解OEM应如何将该标准应用在他们的产品研发及生产过程中。

 

二、 AUTOSAR 技术概述

 

  AUTOSAR的计划目标主要有3项,第一是建立独立于硬件的分层的软件架构;第二是为实施应用提供方法论,包括制定无缝的软件架构堆叠流程并将应用软件整合至ECU中;第三是制定各种车辆应用接口规范,作为应用软件整合标准,以便软件构件在不同的汽车平台上的复用。

 

  1、AUTOSAR软件架构

 

  为了实现AUTOSAR的目标,即实现应用程序和基础模块之间的分离,汽车电子软件架构被抽象成几个层,如图1所示。

 

 


图1:AUTOSAR软件架构层次图。

为了区别软件依赖和硬件依赖,基础软件分为四个层次:服务层(Services Layer)、ECU抽象层(ECU Abstraction Layer)、微控制器抽象层(Microcontroller Abstraction Layer)和RTE(Runtime Environment)。除此四层外,在AUTOSAR软件架构中还有复杂驱动(Complex Driver),由于对复杂传感器和执行器进行操作的模块涉及到严格的时序问题,在AUTOSAR中这部分没有被标准化。

 

* 服务层提供包括诊断协议、存储管理、ECU模式管理和操作系统等在内的系统服务。除了操作系统外,服务层的软件模块都是与平台无关的。

* ECU抽象层将ECU结构(如外设与ECU的联接方式等)进行了抽象处理。该层与ECU平台相关,但与微控制器无关。

* 微控制器抽象层包括微控制器相关的驱动(如I/O驱动、ADC驱动等)。

* RTE层负责AUTOSAR软件构件(即应用层)相互间的通信以及软件构件与基础软件之间的通信。RTE层之下的基础软件对于应用层来说是不可见的,必须通过RTE进入,它将软件构件从对底层软件和硬件平台的依赖中独立出来,实现了应用程序和基础软件之间的分隔。

2、 AUTOSAR方法论

 

  AUTOSAR为符合该标准的汽车电子软件系统开发过程定义了一套通用的技术方法,这种方法即被称为AUTOSAR方法论(AUTOSAR Methodology)。汽车OEM作为整车系统功能的规划和设计者,需要了解并掌握AUTOSAR提供的这套开发流程,才能主导和推进符合AUTOSAR标准的系统的开发过程。

 

  兼容AUTOSAR标准的汽车电子软件系统设计与开发流程如图 2所示。

图2:AUTOSAR系统设计与开发流程。

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