AUTOSAR架構的案例
AUTOSAR 架構下看門狗的理解
來源 | CSDN博主「ZhouArchie」
本文主要介紹AUTOSAR 架構下的WdgDriver WdgIf WdgM 模塊，分析模塊之間的依賴關系以及運行原理以幫助快速理解。本文以MPC5746R為主控芯片，以FS6500為SBC，DaVinci Configurator 為AUTOSAR工具鏈。
01
模塊架構與依賴
1、模塊介紹
AUTOSAR架構中的WDG 一共分為三個部分，Wdg Driver Wdg Interface Wdg Manager。其中Wdg Driver分為 External watchdog driver 與 Internal watch driver。其中外部驅動由SBC提供功能，內部驅動由SWT模塊提供功能。MPC5746R有三個SWT(Soft Watchdog Timer)，SWT0 負責CPU0，SWT1負責CPU1,SWT2可以由CPU0 與CPU1訪問。
Wdg Driver 提供底層喂狗與設置看門狗模式的驅動函數，由WdgIf抽象成Wdg Device。WdgM獲取WdgIf的抽象數據得到底層的配置數據與驅動接口函數。
WdgM一共支持三種形式的看門狗檢查方式。1.AliveSpuervision 2.DeadlineSupervision 3. LogicalSupervision。
AliveSpuervision提供一般的喂狗服務，即監控周期性程序是否能正常執行，保證程序處于Alive狀態。
DeadlineSupervision提供監督軟件在兩個狀態之間的轉換時間。
LogicalSupervision提供監督軟件執行順序的正確性。
展開 AUTOSAR架構的 Pdu Router
[2] 基于AUTOSAR標準的汽車通訊及網絡管理技術的設計及實現[M]，楊永亮，山東大學
結合AUTOSAR和DDS實現靈活的車輛架構
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汽車ECU開發
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在消費者對自動駕駛和網聯需求的推動下，以及通信帶寬和原始計算能力的技術飛躍，汽車行業正在迅速轉型。
這些變化需要汽車設計的架構轉變，因為傳統的電氣/電子架構無法為運行未來汽車軟件系統互連系統所需的新數據中心方法提供必要的可擴展性。
AUTOSAR和DDS是兩個可以適應這些新需求的軟件標準。AUTOSAR是為汽車ecu設計的標準化汽車開放系統架構。AUTOSAR的兩個平臺AUTOSAR Classic和AUTOSAR Adaptive為不同的車輛用例提供了分層的軟件體系結構方法。特別是，AUTOSAR Adaptive平臺解決了車內高性能計算的設計挑戰，解決了下一代汽車所需的連接性和持續軟件更新。它還可以作為來自多個供應商的軟件的集成平臺。
數據分發服務 (DDS) 標準是將分布式系統的組件集成在一起的中間件協議和以數據為中心的連接框架。它通過實現低延遲數據連接、極高的可靠性和可擴展的靈活架構，使數據成為未來移動數字平臺的中心。DDS 促進了松散耦合、模塊化和開放式架構系統的開發，從而降低了復雜性、上市時間和系統成本。
為了滿足互聯數字車輛的需求，AUTOSAR 和 DDS 這兩個強大的標準現在可以協同工作。在 AUTOSAR Adaptive 平臺中，DDS 組件針對端到端數據共享進行了優化，無需自定義集成。AUTOSAR Adaptive 定義了 DDS 網絡綁定，以支持具有生產就緒通信框架的自治系統，該框架提供復雜系統所需的可靠性、可擴展性和性能。AUTOSAR 和 DDS 共同為汽車制造商提供了設計和操作下一代汽車的高性能方法。
展開 DDS與AUTOSAR融合實現汽車架構松耦合
變革的主要方法是針對現有的架構進行改變，鑒于傳統的電氣/電子架構無法為新的以數據為中心的通信方式提供必要的可伸縮性，未來的汽車將會走向軟件定義汽車的時代。
AUTOSAR?和DDS?是兩個能夠適應上述架構轉變并為其提供可拓展性的標準。AUTOSAR是為汽車ECU設計的標準化汽車開放系統架構。AUTOSAR的AP和CP為不同的的場景提供軟件的相應分層架構，尤其是AUTOSAR-AP主要為了解決下一代汽車的需要高性能和持續連接和集成的問題，目前有大量供應商采用了AUTOSAR的架構。
DDS標準是一種中間件協議和以數據為中心的連接框架，它可以將分布式系統的組件集成在一起.DDS能夠實現低延遲、高可靠、高實時性的數據融合服務，能夠從根本上降低軟件的耦合性、復雜性提高軟件的模塊化特性，融合了DDS的汽車軟件能夠更好的運行在下一代汽車的體系架構中，更能降低開發的成本、縮短研發的時間，更快的將產品推向市場。
為了解決現在汽車軟件架構的問題，DDS和AUTOSAR被越來越多的采用，將兩者融合能夠充分發揮兩者的優勢所在。針對于AUTOSAR的AP平臺，DDS能夠優化端到端的數據傳輸而無需再進行集成，并且為了實現數據的生產-準備對于DDS進行了網絡的綁定，因此對于復雜的軟件系統，顯著的增加了軟件的可靠性、伸縮性，提高的性能。AUTOSAR和DDS為汽車廠商設計和運營并提升下一代汽車的性能提供了一種行之有效的方法。
展開 
AUTOSAR的利與弊
3、目前AUTOSAR基礎軟件，都是基于工具生成代碼，首先代碼質量方面有一定的保證(雖然現在主流的工具廠商的靜態代碼也有bug)。
4、對于主機廠而言，目前新能源車的三電都有自主開發的想法，而當前的組織架構通常是BMS、VCU、MCU在三個不同的科室，如果在自主開發過程中都采用AUTOSAR架構，這樣就可以集中BMS、VCU、MCU的開發人員一起開發，集思廣益，減少自主開發的風險。
5、對于用人公司而言，以前找嵌入式開發人員，來做基礎軟件開發，工程師來了得消化祖傳代碼，通常都會缺乏文檔，這個過程通常無比難受。如果采用AUTOSAR架構的話，直接招聘有相應工作經驗的，以前的工作經驗的復用程度更高，融入到新工作的時間很有明顯的減少。
6、AUTOSAR是一個符合ISO26262標準的軟件架構，從ISO26262的第6部分的7.4章節，可以看出，功能安全要求軟件架構具有模塊化、封裝、簡單的屬性。另外在7.4.11和7.4.14提到的軟件安全機制中，需要軟件能進行內存分區，對不同ASIL等級的模塊進行內存隔離，另外還需要實現控制流監控，這些在AUTOSAR架構中，都可以相對比較簡單的實現。
弊
AUTOSAR的引入確實能帶來不少好處，但是也要克服其帶來的一些不足。
1、出現問題排查麻煩。一方面代碼不是工程師寫的，工程師需要熟悉工具靜態代碼的實現邏輯，才能很好排Bug，而且如果需要了解某些模塊在特定場景下的實現方案，這些只能自己摳代碼，工具廠商的技術支持人員通常給不了啥支持。不過這些被坑多了，也就慢慢懂了。
展開 一文輕松理解AUTOSAR之Watchdog協議棧(上)
AUTOSAR Watchdog協議棧介紹
其實，針對上述軟狗與硬狗相結合使用的應用場景，AUTOSAR架構也已經將其標準化考慮在整個Watchdog協議棧中來實現，因此在實際項目的開發過程中，大家可以通過以下的學習來進一步了解基于AUTOSAR的Watchdog協議棧工作原理與使用方法。
如下圖3展示了AUTOSAR架構針對Watdog協議棧的軟件層級拓撲關系圖：
圖3 AUTOSAR架構下的Watchdog協議棧
如上圖3所示，在AUTOSAR架構下，Watchdog協議?？梢苑譃槿缦氯齻€軟件模塊：
Watchdog Driver：用于實現針對硬件看門狗的寄存器操作與控制，可以分為MCU內部看門狗(Internal Watchdog)與外部看門狗(External Watchdog)，該外部看門狗可以通過GPIO或者IIC或者SPI來實現喂狗；
Watchdog Interface：Watchdog If作為整個Watchdog Stack的一部分，其主要功能則是為了實現上層Watchdog Manager與底層Watchdog Driver的連接，當然其連接的底層Watchdog Driver可以存在多個，這在多核設計中較為常見。
Watchdog Manager：Watchdog Manger模塊作為整個看門狗協議棧中的服務層，Watchdog Manager的主體功能就是為了負責整個程序執行的正確性，并觸發相應的硬件看門狗的喂狗動作，扮演了整個監控的核心角色。
展開 ECU軟件的AUTOSAR分層架構
來源 | 汽車功能安全
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主要目錄：概述、應用層、VFB與RTE層、基礎軟件（BSW）、示例（前車燈管理系統）、總結、參考文獻
干貨‖新能源智能汽車EE架構--AUTOSAR（AP）SOA特點
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展開 AUTOSAR解決方案 — INTEWORK-EAS-CP
概述
隨著汽車電子技術的發展，汽車電子領域的嵌入式軟件規模越來越龐大，AUTOSAR的軟件架構和方法論已被越來越多的OEM和供應商認可。在國外市場，越來越多的AUTOSAR車型上市，各大OEM也已對其供應商提出了明確的符合AUTOSAR的要求。在國內，經過前一階段的積累和預研，各OEM也正式啟動了研發AUTOSAR車型的計劃。OEM和供應商都面臨著更加迫切和明確的AUTOSAR需求。
INTEWORK-EAS（ECU AUTOSAR Software，以下簡稱EAS）是經緯恒潤自主研發的符合AUTOSAR標準的軟件產品。解決方案涵蓋了嵌入式標準軟件、AUTOSAR工具鏈、集成服務和培訓等各個方面的內容，旨在為國內的OEM和供應商提供穩定可靠、便捷易用的AUTOSAR平臺。EAS共分為CP和AP兩個平臺。
方案特點
?? 基于AUTOSAR標準開發，支持AUTOSAR4.x版本，可提供主流OEM定制版本
?? 提供完整的AUTOSAR工具鏈，兼容多種業內主流數據格式，如DBC，LDF，PDX，ODX，ARXML等，支持與第三方AUTOSAR工具鏈無縫集成
?? 提供50多個標準模塊，嵌入式源碼交付，模塊可靈活組合選購
?? 多種License類型來滿足客戶不同的研發和項目需求
?? 開發流程和產品獲得功能安全ASIL-D雙證書，提供完善功能安全文檔和服務，幫助客戶更容易地實現功能安全相關要求
?? 符合CMMI的開發流程，近10年量產經驗，質量可靠有保證
?? 已適配主流芯片廠家多款芯片及多種編譯器環境
嵌入式標準軟件
EAS.BSW是EAS產品的嵌入式標準軟件部分，覆蓋了AUTOSAR架構中重要模塊。產品以源代碼的形式提供給用戶。軟件架構示意圖如下。
展開 ECU電控軟件開發及測試介紹
伴隨著電動化、智能化、網聯化等技術發展的時代背景，各行各業電子電氣架構都在發生深度變革。新型架構逐漸取代傳統架構，比如汽車、工程機械、儲能、船舶等領域，電子電氣架構從傳統分布式向域集中式，甚至向著中央集中式發展，控制器功能呈現集中化、復雜化的特點。為了提升開發效率、提高軟件的穩定性以及便于平臺移植，基于 AutoSar 架構開發復雜軟件已成為行業共識。
另外，行業內競爭愈發激烈，開發周期大大壓縮，加之軟件復雜度的提升，在快速迭代的情況下確保軟件質量是一個重要課題。加之 ASPICE、ISO26262 等過程體系和法規標準的要求，如何開發符合 AutoSar 架構的應用軟件、評估軟件質量和性能、優化軟件結構、驗證壓力場景下的 ECU 穩定性成為各廠商面臨的新挑戰。
本文重點介紹符合 AutoSar 架構的應用軟件開發、MBD 開發模式下的軟件質量評估與優化方案、復雜場景下的 ECU 性能壓力測試方案。
符合 AutoSar 架構的應用軟件開發介紹
對于 AutoSar 軟件架構，分為經典平臺 AutoSar CP 和自適應平臺 AutoSar AP，二者應用場景存在一定差別：AutoSar CP 具有高安全、高實時性，其通常部署在微控制器 MCU 類型芯片或多核異構芯片 M 核；AutoSar AP 具有動態性和可擴展性，適用于大數據并行處理和高性能計算等應用場景，通常部署在 MPU 或多核異構芯片 A 核。目前從行業內來看，無論是域控制器還是中央 + 區域控制器，通常都是多核的，甚至是多核異構的，不同核根據實際使用需求部署 AutoSar CP 或 AP，基礎軟件通常采用標準的 BSW 協議棧。
展開 汽車操作系統最新研究
AUTOSAR成員已超過280個（數據截至2021.04）
截至目前，AUTOSAR組織已發布Classic和Adaptive兩個平臺規范，分別對應安全控制類和自動駕駛的高性能類。Classic平臺基于OSEK/VDX標準，定義了安全車載操作系統的技術規范。Classic AUTOSAR的軟件架構如下圖所示，其主要特點是面向功能的架構（FOA），采用分層設計，實現應用層、基礎軟件層和硬件層的解耦。
Classic AUTOSAR分層軟件架構 （R20-11）
AUTOSAR標準平臺由于采用開放式架構和縱向分層、橫向模塊化架構，不僅提高了開發效率、降低開發成本，同時保障了車輛的安全性與一致性。AUTOSAR組織發展至今，得到了越來越多的行業認可，目前已有超過280家的整車、零部件、軟件、硬件等領域的成員。AUTOSAR目前已經成為國際主流的標準軟件架構，基于AUTOSAR 標準平臺，擁有完整的汽車軟件解決方案的企業主要有Vector、KPIT、ETAS、DS以及被大陸收購的Elektrobit和被西門子收購的MentorGraphics。此外，寶馬、沃爾沃等汽車廠商都相繼推出了基于AUTOSAR標準平臺的車型。
日本汽車軟件平臺架構組織JasPar（Japan Automotive Software Platform Architecture）成立于2004年，旨在聯合企業橫向定制兼顧汽車軟硬件的通信標準、實現汽車操作系統的通用化，提高基礎軟件的再利用率等。JasPar組織成員包括絕大多數的日系汽車及配套軟硬件產品廠商。
日本汽車軟件平臺架構組織JasPar
我國主機廠及零配件供應商目前主要使用Classic AUTOSAR標準進行軟件開發。
展開 
AUTOSAR平臺中的信息安全標準模塊
面向MCU端的AUTOSAR CP平臺加密組件——Crypto
ECU中所有的軟件單元都遭受到信息安全攻擊的可能。AUTOSAR為保障ECU信息和數據安全，定義了CRYPTO 組件,包含 SecOC、KeyM、IdsM、Csm、CryIf 和Crypto Driver 等標準模塊。CRYPTO組件提供各種加解密算法以及密鑰管理功能，能感知到信息安全攻擊，發現安全事件，確保數據的安全性、完整性以及身份認證，為ECU提供信息安全保障。
SecOC 模塊
SecOC模塊是AUTOSAR基礎軟件架構一個標準軟件模塊，屬于通信服務層。它的主要功能是為總線上進行傳輸的數據提供信息認證。消息在IF/TP和Com之間傳輸并路由PduR 模塊時，將消息傳入SecOC模塊進行校驗，可以有效抵御消息重放攻擊，異常篡改等通信攻擊方式。
SecOC為所需的通信報文提供加密服務機制，以及接收報文的認證機制，具體功能通過調用加密棧功能實現。另外 SecOC為加密通信提供防重放攻擊機制，具體功能通過調用 FVM 模塊實現，FVM模塊屬于應用層，通過維護一個不斷變化的新鮮度值來為SecOC模塊通信提供保護。
KeyM模塊
KeyM模塊是AUTOSAR基礎軟件架構一個標準軟件模塊，屬于加密服務層。其中加密密鑰子模塊主要包括密鑰初始化、生成、更新、派生、維護和分配，其中證書子模塊主要功能為配置工具鏈以及使用證書。
Csm模塊
Csm 模塊、CryIf模塊和一個或者多個Crypto模塊組成整個 AUTOSAR的加密棧。Csm作為加密棧中唯一個提供對外接口的模塊，主要為AUTOSAR架構中的其他BSW模塊和上層應用程序提供加密服務和密鑰管理服務功能。
展開 自動泊車輔助系統控制器（APA）
硬件解決方案
經緯恒潤的自動泊車產品提供兩種硬件解決方案：
TC297+TDA2 平臺立足于自動泊車的應用
TC397+TDA4 平臺提供更高的算力和更豐富的內存資源和接口，立足于代客泊車的應用
軟件解決方案
針對MCU端與SOC端，支持靈活的軟件架構方案，以滿足多類傳感器的數據解析及傳輸，支持客戶開發及功能安全要求。
MCU端基于Classic Autosar標準架構
SOC端支持Linux/QNX/VxWorks操作系統，支持Adaptive Autosar架構
解決方案優勢
開放的軟/硬件接口
提供開放的軟/硬接口，支持主機廠在恒潤的自動泊車平臺上自主開發全部/部分泊車算法。
全棧式開發工具鏈
從算法開發，軟件開發，模型開發，軟件集成，軟件測試，功能測試及實車測試有一套完整的開發流程及工具鏈，支撐客戶開發工作。
OTA遠程升級
與TBOX等控制器配合，實現控制器軟件的遠程升級，支持分區回滾，差分刷寫及第三方平臺軟件集成。
支持拓展升級，硬件接口豐富
可支持多路攝像頭及雷達的接入，支持拓展高速自動駕駛輔助功能，支持自動駕駛的冗余備份方案
縝密的安全性方案
支持IS0 26262功能安全需求，支持硬件安全模塊，輸出數據加密，訪問許可授權等信息安全方案
展開 汽車操作系統最新研究
2003年，寶馬、博世、大陸、戴姆勒、通用、福特、標志雪鐵龍、豐田、大眾9家企業作為核心成員，成立了一個汽車開放系統架構組織（簡稱AUTOSAR組織），致力于建立一個標準化平臺，獨立于硬件的分層軟件架構，制定各種車輛應用接口規范和集成標準。為應用開發提供方法論層面的指導，以減少汽車軟件設計的復雜度，提高汽車軟件的靈活性和開發效率，以及在不同汽車平臺的復用性。AUTOSAR以OSEK/VDX為基礎，但涉及的范圍更廣。
AUTOSAR成員已超過280個（數據截至2021.04）
截至目前，AUTOSAR組織已發布Classic和Adaptive兩個平臺規范，分別對應安全控制類和自動駕駛的高性能類。Classic平臺基于OSEK/VDX標準，定義了安全車載操作系統的技術規范。Classic AUTOSAR的軟件架構如下圖所示，其主要特點是面向功能的架構（FOA），采用分層設計，實現應用層、基礎軟件層和硬件層的解耦。
Classic AUTOSAR分層軟件架構 （R20-11）
AUTOSAR標準平臺由于采用開放式架構和縱向分層、橫向模塊化架構，不僅提高了開發效率、降低開發成本，同時保障了車輛的安全性與一致性。AUTOSAR組織發展至今，得到了越來越多的行業認可，目前已有超過280家的整車、零部件、軟件、硬件等領域的成員。AUTOSAR目前已經成為國際主流的標準軟件架構，基于AUTOSAR 標準平臺，擁有完整的汽車軟件解決方案的企業主要有Vector、KPIT、ETAS、DS以及被大陸收購的Elektrobit和被西門子收購的MentorGraphics。此外，寶馬、沃爾沃等汽車廠商都相繼推出了基于AUTOSAR標準平臺的車型。
展開 經緯恒潤搭載國產MCU的門模塊產品首次成功量產
產品全部采用MOSFET驅動技術，完整AUTOSAR架構，并集成了經緯恒潤自主知識產權的紋波車窗防夾算法。國產MCU較原選型提升了一倍主頻，大大提高了復雜防夾算法運行的穩定性和可靠性。
經緯恒潤門模塊產品已為多家國內外客戶成功實現量產配套，積累了豐富的開發和量產經驗，并在經緯恒潤南通工廠布局了多條先進的生產線，以滿足市場日益增長的需求。此次門模塊產品國產MCU的成功量產，已吹響了產品芯片全面國產化的號角。未來，經緯恒潤將加快對電源、驅動等其他關鍵芯片的國產化選型評估驗證，持續引入更多高質量國產化芯片，與更多優秀的國產芯片企業一起助力中國汽車工業的騰飛！
