面向OEM的AUTOSAR汽車(chē)開(kāi)放系統架構解決方案

一、 AUTOSAR背景介紹

　　AUTOSAR是英文AUTomotive Open Systems ARchitecture的縮寫(xiě)，中文意思是汽車(chē)開(kāi)放系統架構，它定義了一套支持分布式的、功能驅動(dòng)的汽車(chē)電子軟件開(kāi)發(fā)方法和電子控制單元上的軟件架構標準化方案，以便應用于不同的汽車(chē)平臺，提高軟件復用，降低開(kāi)發(fā)成本。AUTOSAR是由汽車(chē)OEM和其一線(xiàn)供應商建立的汽車(chē)軟件開(kāi)發(fā)全球合作聯(lián)盟，于 2003年夏天正式成立，并于2004年啟動(dòng)了主要的工作，其目的就在于控制汽車(chē)軟件的復雜性和多樣性。AUTOSAR包括9個(gè)核心成員：BMW Groups（寶馬）、BOSCH（博世）、Continental（大陸）、DAIMLER（戴姆勒）、Ford（福特）、GM（通用）、PSA Peugeot Citron（標志-雪鐵龍）、TOYOTA（豐田）、VOLKSWAGEN AG（大眾）。目前其成員已超過(guò)150個(gè)，國內OEM中已有一汽及上汽加入，恒潤科技成為繼一汽、上汽之后，國內第三家加入該組織的公司。

　　AUTOSAR自面世以來(lái)，從半導體工業(yè)、工具和軟件廠(chǎng)商、零部件供應商到汽車(chē)制造商本身，整個(gè)汽車(chē)領(lǐng)域內的價(jià)值體系都給予該標準積極的推動(dòng)。 AUTOSAR開(kāi)發(fā)成員在2007年發(fā)布了2.1版本，使AUTOSAR的發(fā)展到達了一個(gè)穩定的階段，隨后通過(guò)幾個(gè)不同的開(kāi)發(fā)項目對AUTOSAR的實(shí)用性進(jìn)行了測試，現在A(yíng)UTOSAR已經(jīng)做好進(jìn)入到產(chǎn)品ECU的準備，而寶馬集團已將符合AUTOSAR標準的ECU（電子控制單元）應用在全新BMW 7系量產(chǎn)車(chē)型中，預計在2010年AUTOSAR的所有核心成員都將推出相關(guān)的產(chǎn)品。在商業(yè)領(lǐng)域里，支持AUTOSAR標準的工具和軟件供應商已推出了相應的工具和軟件，提供需求管理，系統描述，軟件構件算法模型驗證，軟件構件算法建模，軟件構件代碼生成，RTE生成，ECU配置以及基礎軟件和操作系統等服務(wù)，幫助OEM實(shí)現無(wú)縫的AUTOSAR系統軟件架構開(kāi)發(fā)流程。目前AUTOSAR版本為3.1版，預計將于2009年秋季發(fā)布4.0版本。

　　由于A(yíng)UTOSAR提倡“在標準上合作，在實(shí)現上競爭”的原則，其核心思想在于“統一標準、分散實(shí)現、集中配置”，所以采用AUTOSAR將為OEM帶來(lái)很大的好處，這將使得他們對于軟件采購和控制擁有更靈活和更大的權利，因為軟件系統的標準化和開(kāi)放化將使更多的軟件供應商進(jìn)入汽車(chē)電子行業(yè)，從而使得他們有更多的選擇，同時(shí)軟件的質(zhì)量監督也會(huì )相應提高，有利于提高他們的產(chǎn)品質(zhì)量。但是，也必須看到在全行業(yè)內推行此標準還是存在潛在障礙的，就是來(lái)自一些 OEM廠(chǎng)商和大的第一級汽車(chē)供應商的抵制，因為他們已經(jīng)有自己的標準和架構了，而采用AUTOSAR標準及其架構可能產(chǎn)生更換成本、喪失控制等風(fēng)險。盡管如此，汽車(chē)電子軟件開(kāi)發(fā)方法和軟件架構的標準化是汽車(chē)行業(yè)不可阻擋的發(fā)展趨勢，而且目前還沒(méi)有哪種標準比AUTOSAR標準走的更遠。鑒于此，國內汽車(chē) OEM必須做好應對AUTOSAR的準備，這對他們來(lái)說(shuō)，是挑戰更是機遇。

　　在A(yíng)UTOSAR標準的實(shí)施過(guò)程中，OEM將起主導作用。OEM應如何提出需求并在他們的產(chǎn)品上使用這些來(lái)自不同供應商的具有標準功能和接口的軟件呢？AUTOSAR為此同時(shí)制定了方法上、流程上的標準，即AUTOSAR方法論。本文將著(zhù)重解讀AUTOSAR方法論內容，講解OEM應如何將該標準應用在他們的產(chǎn)品研發(fā)及生產(chǎn)過(guò)程中。

二、 AUTOSAR 技術(shù)概述

　　AUTOSAR的計劃目標主要有3項，第一是建立獨立于硬件的分層的軟件架構；第二是為實(shí)施應用提供方法論，包括制定無(wú)縫的軟件架構堆疊流程并將應用軟件整合至ECU中；第三是制定各種車(chē)輛應用接口規范，作為應用軟件整合標準，以便軟件構件在不同的汽車(chē)平臺上的復用。

　　1、AUTOSAR軟件架構

　　為了實(shí)現AUTOSAR的目標，即實(shí)現應用程序和基礎模塊之間的分離，汽車(chē)電子軟件架構被抽象成幾個(gè)層，如圖1所示。

圖1：AUTOSAR軟件架構層次圖。

　　為了區別軟件依賴(lài)和硬件依賴(lài)，基礎軟件分為四個(gè)層次：服務(wù)層（Services Layer）、ECU抽象層（ECU Abstraction Layer）、微控制器抽象層（Microcontroller Abstraction Layer）和RTE（Runtime Environment）。除此四層外，在A(yíng)UTOSAR軟件架構中還有復雜驅動(dòng)（Complex Driver），由于對復雜傳感器和執行器進(jìn)行操作的模塊涉及到嚴格的時(shí)序問(wèn)題，在A(yíng)UTOSAR中這部分沒(méi)有被標準化。

　　* 服務(wù)層提供包括診斷協(xié)議、存儲管理、ECU模式管理和操作系統等在內的系統服務(wù)。除了操作系統外，服務(wù)層的軟件模塊都是與平臺無(wú)關(guān)的。

　　* ECU抽象層將ECU結構（如外設與ECU的聯(lián)接方式等）進(jìn)行了抽象處理。該層與ECU平臺相關(guān)，但與微控制器無(wú)關(guān)。

* 微控制器抽象層包括微控制器相關(guān)的驅動(dòng)（如I/O驅動(dòng)、ADC驅動(dòng)等）。

　　* RTE層負責AUTOSAR軟件構件（即應用層）相互間的通信以及軟件構件與基礎軟件之間的通信。RTE層之下的基礎軟件對于應用層來(lái)說(shuō)是不可見(jiàn)的，必須通過(guò)RTE進(jìn)入，它將軟件構件從對底層軟件和硬件平臺的依賴(lài)中獨立出來(lái)，實(shí)現了應用程序和基礎軟件之間的分隔。

2、 AUTOSAR方法論

　　AUTOSAR為符合該標準的汽車(chē)電子軟件系統開(kāi)發(fā)過(guò)程定義了一套通用的技術(shù)方法，這種方法即被稱(chēng)為AUTOSAR方法論（AUTOSAR Methodology）。汽車(chē)OEM作為整車(chē)系統功能的規劃和設計者，需要了解并掌握AUTOSAR提供的這套開(kāi)發(fā)流程，才能主導和推進(jìn)符合 AUTOSAR標準的系統的開(kāi)發(fā)過(guò)程。