汽车开放系统架构（Automotive Open System ARchitecture）

Posted 2021-09-03 bobuddy

汽车电子学习笔记—AutoSAR概述
1、概述
Automotive Open System ARchitecture，汽车开放系统架构

2、架构
1）架构图

 

2）详细描述

应用软件层（AppL）
由一个个SWC组成的，如车窗，锁，车灯等，每个SWC咱们可以理解为一个.c文件

实时运行环境（RTE）
1）可以理解成一个中间层，负责各模块中转调用和管理，将BSW和SWC做隔绝，使SWC与ECU的映射无关
2）将一个SWC的信息通过RTE连接到其他SWC或者BSW上
4）在Vector的工具链中，RTE是自动生成的
5）作用： 

提供 跨ECU / ECU内部 的通信管理，实现SWC之间的通信
提供 对runnable的管理功能（触发、唤醒等，简单说就是runnable需要映射到Task上运行嘛，而这个映射就是通过RTE具体实现的）
RTE就是VFB（虚拟功能总线）的具体实现
配置OS的一部分(tasks, events, alarms)
抽象了OS，防止SWC直接访问OS和BSW
基础软件层（BSW）

a）硬件抽象层（MCAL）
硬件抽象层又叫MCAL，就是将芯片的寄存器操作都封装成一个AutoSAR规定的统一的库Api，或者说将芯片上的功能都封装称一个一个的AutoSAR规定定义的API函数，供上层调用。

 

目的：使上层软件与微处理器型号无关
功能：包含MCU中内部外设的驱动和使用MCU内存映射的外部设备的驱动
b）ECU抽象层
对ECU上包括主芯片在内的所有设备的封装，这些设备其实也是要通过主芯片控制的，如外置存储，外置看门狗等，需要和主芯片相连接，由主芯片的接口去配置它。因此，其底层还是需要MCAL的支持

目的：使上层软件与ECU硬件设计无关
功能：包含ECU板上外部设备的驱动和内部设备与外部设备的接口(I/O)
c）服务层
将所有与硬件相关的功能都抽象成一个具体应用服务，如通信，这里就将CAN、I2C和串口等一系列的通信统一抽象称COM通信，应用层可以无需知道该通信具体是走哪种通信方式

目的：提供给应用程序可用的服务
功能：服务层里是包含操作系统的功能、车辆网络通信管理服务、存储器服务(NVRAM管理)、诊断服务(包括UDS通信、错误存储和故障处理)、ECU状态管理，模式管理、逻辑和时间程序流监控(Wdg管理器)、密码服务(密码服务管理)、调度管理（Schedule
Manager） 功能划分：系统服务、存储器服务、通信服务
d）复杂驱动
又称为CDD，主要工作是将AutoSAR未定义的一些功能封装起来，给应用层提供接口来调用这些功能

目的：提供复杂传感器和执行器的驱动
功能：重要的应用模块可以直接访问硬件资源，例如: 喷油量控制, 胎压监测
3）详细架构图

4）工具
DaVinci Developer： 主要用来设计AppL的程序架构
DaVinci Configurator pro： 主要用来配置BSW和自动生成RTE的

5）接口类型

Send/Receiver（S/R）接口：传输数据。通过RTE传输数据，并且通过RTE管理数据的传输，避免数据出问题
Std_ReturnType Rte_Read_<port>_<data> (<DataType> *data)
Std_ReturnType Rte_Write_<port>_<data> (<DataType> data)
Com_SendSignal()
Com_ReceiveSignal()

Client/Server（C/S）接口： 提供操作。就是Server提供函数供Client调用，可以同步或异步调用
FUNC(void, AppWindow_CODE) XXXX_XXXTrigSet(uint8 value) /* PRQA S 0624, 3206 */ /* MD_Rte_0624, MD_Rte_3206 */
{
/**********************************************************************************************************************
 * DO NOT CHANGE THIS COMMENT!           << Start of runnable implementation >>             DO NOT CHANGE THIS COMMENT!
 * Symbol: PtWindowTrigSet_WindowTrigSet
 *********************************************************************************************************************/
    XXXAAATrigSetToBBB(value);

/**********************************************************************************************************************
 * DO NOT CHANGE THIS COMMENT!           << End of runnable implementation >>               DO NOT CHANGE THIS COMMENT!
 *********************************************************************************************************************/
}

6）SWC
应用层的SWC：灯，门锁，车窗…
BSW中的SWC：IO硬件抽象层（IoHwAb）、复杂驱动（Cdd)

7）Runnable

Runnable就是SWC中的入口函数，DaVinci软件生成的时候，Runnable是空函数，需要手动添加代码来实现其实际的功能
FUNC(void, AppWindow_CODE) AppWindowRunnable(void)
{
    ... ...
}

Runnable实际是被task调用，具体可以在rte.c中查看到各个swc的runnable，被不同时间的task调用
TASK(Task10ms)
{
    ... ...
   AppEmsRunnable()
   AppLearnRunnable()
   ... ...
｝

TASK(Task1ms)
{
    ... ...
    CddAmdRunnable(); 
    IohInputRunnable1ms();
    ... ...
}

TASK(Task20ms)
{
    ... ...
    AppDefrosterRunnable();
    AppPwrModRunnable();
    ... ...
}

一个SWC可以配置多个不同时间的runnable
不同SWC之间的通信，无论是ECU内部还是ECU之间，都不会遇到数据一致性问题，因为RTE会负责保证数据一致性。
而同一个SWC，运行在不同task的runnable可能存在数据不一致性问题，解决办法：
a）专用区域(Exclusive Areas )

b）内部变量(Inter-runnable variables)

b）内部变量(Inter-runnable variables)

Runnables的触发条件
a）RTE给runnables提供触发条件，也就是runnable在设计的时候，需要有触发条件，不然无法运行
b）AutoSAR中主要规定了以下一些触发条件（DaVinci软件中的配置）：

初始化事件：初始化自动触发
定时器事件：给一个周期定时器，时间到了就触发
接收数据事件（S/R）：Receiver Port 一旦收到数据，就触发
接收数据错误事件（S/R）
数据发送完成事件（S/R）：Send Port 发送完成，就触发
操作调用事件（C/S）：当调用到了该函数的时候
异步服务返回事件（C/S）
模式切换事件
模式切换应答事件

c）DaVinci软件中的配置项