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
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:
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:
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
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)。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
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。
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。
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。
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