自適應(yīng)AUTOSAR的案例
基于自適應(yīng)AUTOSAR的HPC開(kāi)發(fā)
Adaqtive AUTOSAR定義及特性
如何滿(mǎn)足未來(lái)的動(dòng)態(tài)需要呢？就是Adaptive AUTOSAR。
什么是自適應(yīng)AUTOSAR？自適應(yīng)AUTOSAR到底是什么東西呢？首先是技術(shù)，因?yàn)樗械腛EM、Tier 1，很多的企業(yè)都投入了很多專(zhuān)家研發(fā)自適應(yīng)AUTOSAR。首先是生態(tài)，因?yàn)樗械腛EM、Tier 1和方案供應(yīng)商都可以針對(duì)適合汽車(chē)生態(tài)系統(tǒng)和工具鏈設(shè)計(jì)進(jìn)行協(xié)同合作。因?yàn)榇蠹叶加猛瑯拥墓ぞ哝溁蛘哳?lèi)似的工具鏈，大家都用同樣的語(yǔ)言，大家都用同樣的協(xié)議，可以在這個(gè)基礎(chǔ)上進(jìn)行很好的合作。
自適應(yīng)AUTOSAR是一個(gè)聯(lián)盟，因?yàn)樗梢源_保聯(lián)盟成員知識(shí)產(chǎn)權(quán)對(duì)開(kāi)放源碼的使用和法律指導(dǎo)。如何去保護(hù)這部分知識(shí)產(chǎn)權(quán)，這方面的源代碼使用過(guò)程當(dāng)中不違反法律準(zhǔn)則，自適應(yīng)AUTOSAR作為一個(gè)聯(lián)盟都會(huì)進(jìn)行定義。
另外，聯(lián)盟當(dāng)中所有的會(huì)員承擔(dān)開(kāi)發(fā)或者投資的費(fèi)用，可以控制風(fēng)險(xiǎn)。
自適應(yīng)AUTOSAR特性是什么？第一是面向服務(wù)的架構(gòu)，第二是面向服務(wù)的通信。跟傳統(tǒng)的通信協(xié)議比Ethernet有高帶寬、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接、支持小型嵌入式設(shè)備并行處理等特點(diǎn)。自適應(yīng)AUTOSAR所有的通信都是通過(guò)Ethernet協(xié)議實(shí)現(xiàn)的。
一站式Adaptive AUTOSAR解決方案
接下來(lái)介紹一下EB汽車(chē)軟件自適應(yīng)AUTOSAR產(chǎn)品EBcorbos。首先是工具鏈或者開(kāi)發(fā)環(huán)境。第一，軟件包或者協(xié)議棧、軟件模塊需要對(duì)上層應(yīng)用進(jìn)行集成。第二，EBcorbos AdaptiveCore中就是軟件模塊和協(xié)議棧，包括基于容器的Linux、E corbos Hypervisor等。
工具鏈包含四大塊，第一塊是Model Editor，即模型編輯器，主要提供創(chuàng)建和編輯自適應(yīng)AUTOSAR編輯文件。
展開(kāi) 萬(wàn)字綜述：域控制器四大支柱
上圖以WindRiver的操作系統(tǒng)為例，顯示出Autosar的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)，靈活架構(gòu)。對(duì)于安全性和實(shí)時(shí)性要求高的領(lǐng)域采用VxWorks，對(duì)于要求不高也達(dá)不到高安全性的如深度學(xué)習(xí)（無(wú)功能安全要求）等采用Linux。在虛擬機(jī)上實(shí)現(xiàn)兩個(gè)操作系統(tǒng)。順便說(shuō)一句Windriver是全球最大的商業(yè)RTOS供應(yīng)商，最大的嵌入式商業(yè)Linux供應(yīng)商。Windriver已經(jīng)在2018年脫離英特爾獨(dú)立。
多種操作系統(tǒng)等于自適應(yīng)Autosar可以構(gòu)建時(shí)間分區(qū)架構(gòu)。避免各個(gè)CPU核心之間的干擾。保證ADAS的安全性。
以Windriver產(chǎn)品為例L4級(jí)無(wú)人駕駛的自適應(yīng)Autosar軟件架構(gòu)。對(duì)V2X 5G和高精度地圖非常友好。
大陸汽車(chē)子公司Elektrobit的Corbos自適應(yīng)Autosar架構(gòu)
自適應(yīng)Autosar將運(yùn)行的硬件視為一臺(tái)機(jī)器，實(shí)現(xiàn)一致的平臺(tái)視圖，而不考慮所使用的虛擬化技術(shù)。這臺(tái)機(jī)器可能是一臺(tái)真正的物理機(jī)器、一臺(tái)完全虛擬化的機(jī)器、一個(gè)準(zhǔn)虛擬化的操作系統(tǒng)、一個(gè)操作系統(tǒng)級(jí)的虛擬化容器或任何其他虛擬化環(huán)境。
在硬件上，可以有一臺(tái)或多臺(tái)機(jī)器，并且只有一個(gè)自適應(yīng)Autosar服務(wù)在機(jī)器上運(yùn)行。這種“硬件”上一般會(huì)有一個(gè)芯片，并承載著一臺(tái)或多臺(tái)機(jī)器。然而，如果自適應(yīng)Autosar服務(wù)允許的話，多個(gè)芯片也可能形成一臺(tái)機(jī)器。
自適應(yīng)Autosar也使得車(chē)內(nèi)電子架構(gòu)得以大幅度躍進(jìn)，進(jìn)入中央化和區(qū)域化時(shí)代
自適應(yīng)Autosar平臺(tái)與經(jīng)典Autosar網(wǎng)關(guān)連接
自適應(yīng)Autosar、車(chē)載TSN以太網(wǎng)、Zonal架構(gòu)是三位一體的，也是未來(lái)汽車(chē)電子的核心。
展開(kāi) 技術(shù) | 解鎖L2/3級(jí)自動(dòng)駕駛的汽車(chē)架構(gòu)
圖 2：自適應(yīng)AUTOSAR，包括經(jīng)典AUTOSAR軟件組件集成
以太網(wǎng)和作為中介的TSN
大多數(shù)控制單元通過(guò)以太網(wǎng)與傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)通信。通過(guò)基于音頻視頻橋接（AVB）協(xié)議擴(kuò)展的時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)（TSN），用于實(shí)現(xiàn)安全性第一的可靠通信。TSN標(biāo)準(zhǔn)專(zhuān)為對(duì)安全和實(shí)時(shí)性有嚴(yán)格要求的系統(tǒng)開(kāi)發(fā)，如ADAS（高級(jí)駕駛員輔助系統(tǒng)）和自動(dòng)駕駛。此外，以太網(wǎng)可用于將信息娛樂(lè)系統(tǒng)連接到互聯(lián)網(wǎng)和汽車(chē)制造商的后端系統(tǒng)。
FlexRay是這場(chǎng)技術(shù)變革的失敗者。現(xiàn)在只有少數(shù)幾家整車(chē)廠采用現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)，并且很快就將被取代。CAN和CAN FD（具有靈活數(shù)據(jù)傳輸速率的CAN）仍將繼續(xù)用于連接傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)或小型的IO（輸入/輸出）控制單元。
IO設(shè)備和中央計(jì)算機(jī)通過(guò)由BMW集團(tuán)在2011年提出的面向服務(wù)的通信接口進(jìn)行通信：“scalable service-oriented middleware over IP”，縮寫(xiě)為SOME/IP。它基于Ethernet和TCP/IP協(xié)議系列。其關(guān)鍵點(diǎn)在于SOME/IP可以將已定義的應(yīng)用接口自動(dòng)映射到數(shù)據(jù)包。SOME/IP的優(yōu)勢(shì)在于它甚至可以集成到小型設(shè)備中，并實(shí)現(xiàn)快速啟動(dòng)整個(gè)系統(tǒng)。
功能架構(gòu)
除了上面介紹的主要由AUTOSAR聯(lián)盟提出，并在Elektrobit的AUTOSAR產(chǎn)品系列EB tresos中已經(jīng)實(shí)施的基礎(chǔ)軟件需求之外，行業(yè)對(duì)功能模塊之間采用已定義接口的功能架構(gòu)的需求也越來(lái)越明確。通用標(biāo)準(zhǔn)化接口的優(yōu)勢(shì)在于可以靈活地替換某些模塊，可以將其作為產(chǎn)品進(jìn)行購(gòu)買(mǎi)或出售。
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8、基于自適應(yīng)AUTOSAR的HPC開(kāi)發(fā)
作者：駕駛哥
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隨著EB架構(gòu)的進(jìn)化，整個(gè)電子電氣架構(gòu)發(fā)生了很大的更新，軟件本身變得日益復(fù)雜。現(xiàn)在的軟件到底有多復(fù)雜？有幾個(gè)實(shí)例大家可以看一下。
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軟件和整車(chē)電子架構(gòu)正重新定義汽車(chē)行業(yè)
該堆棧包括達(dá)到最高汽車(chē)安全完整性等級(jí)的系統(tǒng)，例如經(jīng)典的汽車(chē)開(kāi)放系統(tǒng)架構(gòu)（AUTOSAR）。
事件-時(shí)間驅(qū)動(dòng)堆棧。這一混合堆棧能將諸多高性能安全應(yīng)用結(jié)合在一起，例如ADAS及HAD。操作系統(tǒng)將應(yīng)用程序和外設(shè)分隔；應(yīng)用程序則根據(jù)時(shí)間進(jìn)行調(diào)用。在應(yīng)用程序內(nèi)部，資源調(diào)度可以根據(jù)時(shí)間或優(yōu)先等級(jí)決定。運(yùn)行環(huán)境將確保關(guān)鍵的安全應(yīng)用與車(chē)內(nèi)其他應(yīng)用程序分隔并獨(dú)立運(yùn)行。目前這一概念的示例是自適應(yīng)AUTOSAR。
事件驅(qū)動(dòng)堆棧。該堆棧以對(duì)安全等級(jí)要求較低的資訊娛樂(lè)系統(tǒng)為中心。這些應(yīng)用程序與外設(shè)清晰地分隔開(kāi)來(lái)，資源調(diào)度將遵循最優(yōu)化原則或基于事件。該堆棧包含允許用戶(hù)與車(chē)輛交互的常用可視功能，如安卓、汽車(chē)等級(jí)Linux、GENIVI和QNX。
云堆棧。該堆棧協(xié)調(diào)車(chē)輛外界對(duì)車(chē)輛數(shù)據(jù)及功能的訪問(wèn)，并負(fù)責(zé)通信、安全、以及應(yīng)用程序認(rèn)證。該堆棧還須建立一個(gè)預(yù)定義的車(chē)輛界面，包括遠(yuǎn)程診斷。
趨勢(shì)3：擴(kuò)展的中間層將使應(yīng)用程序從硬件中抽象化
隨著車(chē)輛逐漸演變成移動(dòng)運(yùn)算平臺(tái)，中間件(middleware)將實(shí)現(xiàn)車(chē)輛重新配置，以及相關(guān)軟件的安裝和升級(jí)。當(dāng)前ECU內(nèi)部的中間件只是負(fù)責(zé)跨ECU間的通信。新一代車(chē)輛則與此不同，中間件將是域控制器與功能訪問(wèn)之間的連接。中間層在ECU硬件之上運(yùn)作，并推動(dòng)抽象化和虛擬化、SOA以及分布式運(yùn)算。
趨勢(shì)4：車(chē)載傳感器數(shù)量將飛速增加
在今后兩到三代汽車(chē)產(chǎn)品上，整車(chē)企業(yè)將安裝多個(gè)具備相似功能的傳感器，來(lái)確保車(chē)輛具有充足的安全冗余。長(zhǎng)期看來(lái)，行業(yè)將開(kāi)發(fā)更完善的傳感器解決方案來(lái)減少傳感器數(shù)量和成本。
長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，對(duì)于車(chē)輛傳感器數(shù)量，可能會(huì)出現(xiàn)不同的發(fā)展情景——增加、穩(wěn)定不變或是下降。
展開(kāi) DDS與AUTOSAR融合實(shí)現(xiàn)汽車(chē)架構(gòu)松耦合
在本文中，ITK Engineering和RTI描述了構(gòu)成體系結(jié)構(gòu)以適應(yīng)這些需求的兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)AUTOSAR和DDS。它們共同為汽車(chē)原始設(shè)備制造商提供了設(shè)計(jì)和運(yùn)行未來(lái)汽車(chē)的靈活性。AUTOSAR Adaptive/DDS方法的商業(yè)優(yōu)勢(shì)包括更低的生產(chǎn)成本、跨市場(chǎng)的適應(yīng)性、簡(jiǎn)化的維護(hù)和售后擴(kuò)展性。對(duì)于工程團(tuán)隊(duì)來(lái)說(shuō)，這提供了一個(gè)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)能夠適應(yīng)車(chē)輛的物理約束和在物理車(chē)輛上提供靈活覆蓋（分區(qū)體系結(jié)構(gòu)）的公共功能域。
盡管這種架構(gòu)可能具有挑戰(zhàn)性，但互聯(lián)汽車(chē)只是不斷發(fā)展的未來(lái)交通系統(tǒng)的一部分。隨著工程團(tuán)隊(duì)為這個(gè)未知世界做準(zhǔn)備，靈活性和經(jīng)得起未來(lái)考驗(yàn)的體系結(jié)構(gòu)將變得越來(lái)越重要。因此，AUTOSAR/DDS體系結(jié)構(gòu)以開(kāi)放數(shù)據(jù)為中心的特性可以為聯(lián)網(wǎng)車(chē)輛提供穩(wěn)定性和靈活性，以無(wú)縫地適應(yīng)日益智能化和互聯(lián)的交通系統(tǒng)。
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將DDS集成到AUTOSAR自適應(yīng)平臺(tái)中
AUTOSAR自適應(yīng)平臺(tái)自誕生之日起，就致力于打造一種獨(dú)立于特定網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、專(zhuān)門(mén)基于面向服務(wù)的架構(gòu)（SOA）的通信管理架構(gòu)。可擴(kuò)展的面向服務(wù)的 IP 中間件 (SOME/IP) 是第一個(gè)被納入通信管理功能集群的技術(shù)，DDS 緊隨其后于 2018 年 3 月發(fā)布了 AUTOSAR 自適應(yīng)平臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)中。
DDS 代表了 SOME/IP 的一個(gè)相當(dāng)大的進(jìn)化步驟，引入了大量標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)置功能，例如基于內(nèi)容和時(shí)間的過(guò)濾、與傳輸無(wú)關(guān)的可靠性、分區(qū)、持久性、活躍度、延遲/截止日期監(jiān)控、可擴(kuò)展 類(lèi)型等等。當(dāng) AUTOSAR Adaptive 與 DDS 配合使用以構(gòu)建一個(gè)通信框架時(shí)，該框架不僅與現(xiàn)有的 ara::com API 和應(yīng)用程序兼容，而且在可靠性、性能、靈活性和可擴(kuò)展性方面也提供了重要的好處。
從架構(gòu)的角度來(lái)看，DDS 網(wǎng)絡(luò)綁定在 ara::com 功能集群下方一個(gè)公共概念空間，其中每個(gè)網(wǎng)絡(luò)綁定將公共 ara::com API 和元模型 SOA 語(yǔ)義轉(zhuǎn)換為自己的一組特定于中間件的 API 調(diào)用 最終產(chǎn)生 ECU 本地或遠(yuǎn)程進(jìn)程間通信。
值得注意的是，雖然 SOME/IP 僅標(biāo)準(zhǔn)化了底層互操作性有線協(xié)議（如圖 5中的綠色框所示），但 DDS 也標(biāo)準(zhǔn)化了面向平臺(tái)的 API（深藍(lán)色框），從而導(dǎo)致跨行業(yè)供應(yīng)商的互操作性。
展開(kāi) 車(chē)載SOA軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)
SWC應(yīng)為AUTOSAR經(jīng)典或自適應(yīng)或非AUTOSAR軟件組件。如果是AUTOSAR經(jīng)典或自適應(yīng)，則必須按照標(biāo)準(zhǔn)AUTOSAR定義遵循類(lèi)型-原型-實(shí)例結(jié)構(gòu)。
軟件端口：
軟件端口存在于軟件組件上，表示操作（如果是客戶(hù)端服務(wù)通信）或數(shù)據(jù)元素（如果是發(fā)送方=接收方通信 ），提供或訂閱的數(shù)據(jù)，發(fā)送方-接收方接口或客戶(hù)端接口被分配給軟件端口。
軟件組裝連接器：
通過(guò)使用軟件組裝連接器（軟件級(jí)數(shù)據(jù)流）連接軟件端口，使軟件相互連接。
客戶(hù)機(jī)服務(wù)接口、操作和參數(shù)：
如果軟件端口以客戶(hù)機(jī)和服務(wù)器模式交換數(shù)據(jù)，則分配給它們的接口稱(chēng)為客戶(hù)機(jī)服務(wù)接口。這個(gè)接口需要包括每個(gè)操作的操作和參數(shù)（輸入和返回）。
發(fā)送方=接收方接口和數(shù)據(jù)元素：
如果軟件端口以雙向模式交換數(shù)據(jù)，則分配的接口稱(chēng)為發(fā)送方-接收方接口。此接口需要包括數(shù)據(jù)元素（表示交換的數(shù)據(jù)）和數(shù)據(jù)類(lèi)型分配。數(shù)據(jù)類(lèi)型應(yīng)為應(yīng)用數(shù)據(jù)類(lèi)型和實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)類(lèi)型。應(yīng)根據(jù)這些數(shù)據(jù)類(lèi)型定義計(jì)算方法。
SOA設(shè)計(jì)—圖表設(shè)計(jì)
SOA設(shè)計(jì)和軟件架構(gòu)( architecture)數(shù)據(jù)應(yīng)以表格格式或圖表形式可視化。
應(yīng)使用定制的表格格式來(lái)可視化SOA設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和軟件架構(gòu)定義面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)圖(SOAD):該圖應(yīng)可視化給定功能或服務(wù)、服務(wù)角色(服務(wù)提供者和服務(wù)使用者)、服務(wù)端口和服務(wù)接口。下面是SOA圖的示例視圖:
軟件架構(gòu)圖（SWAD）：
一旦SOA定義完成，就應(yīng)該定義軟件組件方面的服務(wù)部署。此圖顯示了用于數(shù)據(jù)交換的軟件組件、軟件端口及其之間的連接（軟件程序集連接器）。還應(yīng)顯示每個(gè)軟件組件上部署的邏輯功能。
展開(kāi) ECU電控軟件開(kāi)發(fā)及測(cè)試介紹
為了提升開(kāi)發(fā)效率、提高軟件的穩(wěn)定性以及便于平臺(tái)移植，基于 AutoSar 架構(gòu)開(kāi)發(fā)復(fù)雜軟件已成為行業(yè)共識(shí)。
另外，行業(yè)內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)愈發(fā)激烈，開(kāi)發(fā)周期大大壓縮，加之軟件復(fù)雜度的提升，在快速迭代的情況下確保軟件質(zhì)量是一個(gè)重要課題。加之 ASPICE、ISO26262 等過(guò)程體系和法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)的要求，如何開(kāi)發(fā)符合 AutoSar 架構(gòu)的應(yīng)用軟件、評(píng)估軟件質(zhì)量和性能、優(yōu)化軟件結(jié)構(gòu)、驗(yàn)證壓力場(chǎng)景下的 ECU 穩(wěn)定性成為各廠商面臨的新挑戰(zhàn)。
本文重點(diǎn)介紹符合 AutoSar 架構(gòu)的應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)、MBD 開(kāi)發(fā)模式下的軟件質(zhì)量評(píng)估與優(yōu)化方案、復(fù)雜場(chǎng)景下的 ECU 性能壓力測(cè)試方案。
符合 AutoSar 架構(gòu)的應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)介紹
對(duì)于 AutoSar 軟件架構(gòu)，分為經(jīng)典平臺(tái) AutoSar CP 和自適應(yīng)平臺(tái) AutoSar AP，二者應(yīng)用場(chǎng)景存在一定差別：AutoSar CP 具有高安全、高實(shí)時(shí)性，其通常部署在微控制器 MCU 類(lèi)型芯片或多核異構(gòu)芯片 M 核；AutoSar AP 具有動(dòng)態(tài)性和可擴(kuò)展性，適用于大數(shù)據(jù)并行處理和高性能計(jì)算等應(yīng)用場(chǎng)景，通常部署在 MPU 或多核異構(gòu)芯片 A 核。目前從行業(yè)內(nèi)來(lái)看，無(wú)論是域控制器還是中央 + 區(qū)域控制器，通常都是多核的，甚至是多核異構(gòu)的，不同核根據(jù)實(shí)際使用需求部署 AutoSar CP 或 AP，基礎(chǔ)軟件通常采用標(biāo)準(zhǔn)的 BSW 協(xié)議棧。
展開(kāi) 自適應(yīng)AUTOSAR的相關(guān)專(zhuān)題、標(biāo)簽、搜索
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