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AUTOSAR架构(一)

2年前浏览7392

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1AUTOSAR架构概览

在新世纪,汽车产业蓬勃发展,欧洲大陆的车企们,瞄准了这是一块大蛋糕,于是在2002年成立了一个联盟,搞了个叫AUTOSAR的标准,以期一统天下。次年,他们就开搞了,开始制作这个AUTOSAR的草图。

话说,这是要定义一套标准,一个统一的架构,那这架构有什么内容呢?

一位工程师,将其想法用草图表达了出来


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并解释说,这个架构大概分三层,然后看看在座的各位。会议上的其他人面面相觑,都想说,这么简陋,能统一江湖?这位工程师也不理会,不慌不忙,继续画下去:


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工程师解释说,关键在这个BSW,还可以分个三四层:

·         Service Layer:这个是BSW的最高层,是给application访问由Abstraction Layer覆盖的IO信号等。

·         ECU Abstraction Layer:这个是给底层驱动提供抽象接口的。

·         Microcontroler Abstraction Layer:这个是基础软件的最底层,它包含有μC的驱动以及外围的设备驱动等。

还有,application就是应用,跟其他架构写的应用类似,就不用多说了。而这个Runtime Environment(RTE)呢?

RTE是给应用提供通信服务的,applcation通过它可以访问BSW的功能,做统一标准的接口,从而实现非常方便的可移植性了,各模块也独立了。

工程师言简意赅,没有做更多的解释,然后就想细化这个架构图:

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然后,他微微笑了下:这应该清晰了吧,横着看竖着看都很好理解。比如说这个Memory Service,就可以让application通过RTE调用,做了很多方法application访问的接口,它是通过调用Memory Hardware Abstraction来访问Memory Drivers的。

通过这三层关系就实现市面上大部分功能需求了。但是,总会有这几层实现不了的功能吧,怎么办?Complex Drivers就可以提供给用户自己定义啦,可以做一些复杂的驱动。

§  总的来说,基础软件(BSW)可以按以下类型分

§  Input/Output (I/O)

标准化访问sensors, actuators以及板上的外围器件。

§  Memory

标准化访问内部或外部的Memory(NVM)。

§  Crypto

标准化访问密码原语,包括内部/外部硬件加速器

§  Communication

标准化访问车辆网络系统,ECU车载通信系统和ECU内部软件

§  Off-board Communication

标准化访问车辆到X的通信,车辆无线网络系统中,ECU车外通信系统

§  System

提供标准化的(操作系统,计时器,错误存储器)和特定于ECU的(ECU状态管理,看门狗管理器)服务和库功能

等等,还有个东西差点漏了——Library

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这个Library实际上是很多functions的集 合,它可以:

o    由BSW模块(包括RTE),SW-C,库或集成代码调用

o    在同一保护环境中在调用方上下文中运行

o    只能调用库

o    可重入的

o    没有内部状态

o    不需要任何初始化

o    是同步的,即它们没有等待点

2.AUTOSAR的基础软件
基础软件,即BSW。工程师打算详细讲解下这个BSW,因为它非常重要。
话说,座上的与会大咖听这位工程师讲的津津有味,越来越觉得AUTOSAR一统江湖指日可待,并期望能讨论更多细节。
工程师也准备好了设计原稿,对这些细节娓娓道来。
MCAL从底下往上讲,第一个Microcontroler Abstraction Layer(即MCAL),其有以下模块:

§  Microcontroller Drivers

具有直接µC访问权限的内部外围设备(例如看门狗,通用定时器)驱动程序(例如核心测试)

§  Communication Drivers

车载ECU(例如SPI)和车辆通信(例如CAN)的驱动程序。OSI层:数据链路层的一部分。

§  Memory Drivers

片上存储设备(例如内部闪存,内部EEPROM)和存储器映射的外部存储设备(例如外部闪存)的驱动程序。

§  I/O Drivers

用于模拟和数字I / O的驱动器(例如ADC,PWM,DIO)。

§  Crypto Drivers

用于SHE或HSM等片上加密设备的驱动程序。

§  Wireless Communication Drivers

用于无线网络系统的驱动程序(车载或车外通信)。

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举例说明,SPIHandlerDriver是允许多业务并发访问,为了抽象出SPI的所有功能,这些已经用为SPI功能的IO是不能做他用的。

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CDD

CDD即Complex Driver,上文也提到了,它是用来实现BSW里面非标准化功能的。也就是说,标准化定义以外的功能可以通过CDD来实现,如UART,MCAL是没有定义UART的标准化的。

(这个话题,后续再详细讲解。)

I/O Hardware Abstraction

I/O Hardware Abstraction是一组模块,从外围I/O设备(片上或板上)的位置和ECU硬件布局(例如µC引脚连接和信号电平 反转)中抽象出来。I/O硬件抽象不会从传感器/执行器中抽象出来!可以通过I /O信号接口访问不同的I/O设备。


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Communication Hardware Abstraction

Communication Hardware Abstraction是一组模块,从通信控制器的位置和ECU硬件布局中抽象出来。对于所有通信系统,都需要特定的通信硬件抽象(例如,对于LIN,CAN,FlexRay)。

例如,ECU具有带2个内部CAN通道的微控制器和带4个CAN控制器的附加板载ASIC。CAN-ASIC通过SPI连接到微控制器。

可通过总线特定的接口(例如CAN接口)访问通信驱动程序。


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Memory Hardware Abstraction 

Memory Hardware Abstraction 是一组模块,从外围存储设备(片上或板载)的位置和ECU硬件布局中抽象出来。

例如,可以通过相同的机制访问片上EEPROM和外部EEPROM器件。可以通过特定于存储器的抽象/仿真模块(例如EEPROM抽象)访问存储器驱动程序。通过在闪存硬件单元顶部模拟EEPROM抽象,可以通过存储器抽象接口对两种类型的硬件进行通用访问。


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Onboard Device Abstraction

Onboard Device Abstraction 包含用于ECU板载设备的驱动程序,不能将其视为传感器或执行器,例如内部或外部看门狗。这些驱动程序通过µC抽象层访问ECU车载设备。


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Crypto Hardware Abstraction

Crypto Hardware Abstraction是从加密基元(内部或外部硬件或基于软件)的位置抽象的一组模块。例如,AES原语在SHE中实现或作为软件库提供。


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Crypto Services

Crypto Services包含两个模块:

1.  加密服务管理器负责加密作业的管理

2.  密钥管理器与密钥预配置主机(在NVM或加密驱动程序中)进行交互,并管理证书链的存储和验证


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Communication Services

Communication Services是一组用于车辆网络通信(CAN,LIN,FlexRay和以太网)的模块。它们通过通信硬件抽象与通信驱动程序接口。


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讲到这里,会上的其他人听着听着有些懵逼,越讲越复杂了,工程师停了下,说,通信服务这部分,涉及到CAN、LIN甚至TCP/IP等,内容很多也很重要,后续我们另外召开会议讨论吧。

Memory Services

Memory Services由一个模块NVRAM管理器组成。它负责非易失性数据的管理(从不同的内存驱动器读取/写入)。

它以统一的方式向应用程序提供非易失性数据。内存位置和属性的摘要。提供非易失性数据管理机制,例如保存,加载,校验和保护和验证,可靠的存储等。


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System Services

System Services是一组模块和功能,可由所有层的模块使用。示例包括实时操作系统(包括计时器服务)和错误管理器。

其中一些服务是:

§  取决于µC(例如OS),并且可能支持特殊的µC功能(例如Time Service),

§  部分依赖ECU硬件和应用程序(例如ECUM Management)或

§  硬件和µC独立。

它提供基本的申请服务以及基本软件模块。

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专门的模块可用于AUTOSAR中错误处理的不同方面, 例如:

§  诊断事件管理器负责处理和存储诊断事件(错误)和相关的FreezeFrame数据。

§  诊断日志和跟踪模块支持对应用程序进行日志记录和跟踪。它收集用户定义的日志消息并将其转换为标准化格式

§  基本软件中检测到的所有开发错误都报告给默认错误跟踪程序。

§  Diagnostic Communication Manager提供了用于诊断服务的通用API

§  其他的,等等

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首次发布时间:2022-07-27
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