面向OEM的AUTOSAR汽車開放系統(tǒng)架構(gòu)解決方案

一、 AUTOSAR背景介紹

　　AUTOSAR是英文AUTomotive Open Systems ARchitecture的縮寫，中文意思是汽車開放系統(tǒng)架構(gòu)，它定義了一套支持分布式的、功能驅(qū)動的汽車電子軟件開發(fā)方法和電子控制單元上的軟件架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化方案，以便應(yīng)用于不同的汽車平臺，提高軟件復(fù)用，降低開發(fā)成本。AUTOSAR是由汽車OEM和其一線供應(yīng)商建立的汽車軟件開發(fā)全球合作聯(lián)盟，于 2003年夏天正式成立，并于2004年啟動了主要的工作，其目的就在于控制汽車軟件的復(fù)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(biāo)志-雪鐵龍）、TOYOTA（豐田）、VOLKSWAGEN AG（大眾）。目前其成員已超過150個(gè)，國內(nèi)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(nèi)第三家加入該組織的公司。

　　AUTOSAR自面世以來，從半導(dǎo)體工業(yè)、工具和軟件廠商、零部件供應(yīng)商到汽車制造商本身，整個(gè)汽車領(lǐng)域內(nèi)的價(jià)值體系都給予該標(biāo)準(zhǔn)積極的推動。 AUTOSAR開發(fā)成員在2007年發(fā)布了2.1版本，使AUTOSAR的發(fā)展到達(dá)了一個(gè)穩(wěn)定的階段，隨后通過幾個(gè)不同的開發(fā)項(xiàng)目對AUTOSAR的實(shí)用性進(jìn)行了測試，現(xiàn)在AUTOSAR已經(jīng)做好進(jìn)入到產(chǎn)品ECU的準(zhǔn)備，而寶馬集團(tuán)已將符合AUTOSAR標(biāo)準(zhǔn)的ECU（電子控制單元）應(yīng)用在全新BMW 7系量產(chǎn)車型中，預(yù)計(jì)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(biāo)準(zhǔn)的工具和軟件供應(yīng)商已推出了相應(yīng)的工具和軟件，提供需求管理，系統(tǒng)描述，軟件構(gòu)件算法模型驗(yàn)證，軟件構(gòu)件算法建模，軟件構(gòu)件代碼生成，RTE生成，ECU配置以及基礎(chǔ)軟件和操作系統(tǒng)等服務(wù)，幫助OEM實(shí)現(xiàn)無縫的AUTOSAR系統(tǒng)軟件架構(gòu)開發(fā)流程。目前AUTOSAR版本為3.1版，預(yù)計(jì)將于2009年秋季發(fā)布4.0版本。

　　由于AUTOSAR提倡“在標(biāo)準(zhǔn)上合作，在實(shí)現(xiàn)上競爭”的原則，其核心思想在于“統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、分散實(shí)現(xiàn)、集中配置”，所以采用AUTOSAR將為OEM帶來很大的好處，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(quán)利，因?yàn)檐浖到y(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化和開放化將使更多的軟件供應(yīng)商進(jìn)入汽車電子行業(yè)，從而使得他們有更多的選擇，同時(shí)軟件的質(zhì)量監(jiān)督也會相應(yīng)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(nèi)推行此標(biāo)準(zhǔn)還是存在潛在障礙的，就是來自一些 OEM廠商和大的第一級汽車供應(yīng)商的抵制，因?yàn)樗麄円呀?jīng)有自己的標(biāo)準(zhǔn)和架構(gòu)了，而采用AUTOSAR標(biāo)準(zhǔn)及其架構(gòu)可能產(chǎn)生更換成本、喪失控制等風(fēng)險(xiǎn)。盡管如此，汽車電子軟件開發(fā)方法和軟件架構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)化是汽車行業(yè)不可阻擋的發(fā)展趨勢，而且目前還沒有哪種標(biāo)準(zhǔn)比AUTOSAR標(biāo)準(zhǔn)走的更遠(yuǎn)。鑒于此，國內(nèi)汽車 OEM必須做好應(yīng)對AUTOSAR的準(zhǔn)備，這對他們來說，是挑戰(zhàn)更是機(jī)遇。

　　在AUTOSAR標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施過程中，OEM將起主導(dǎo)作用。OEM應(yīng)如何提出需求并在他們的產(chǎn)品上使用這些來自不同供應(yīng)商的具有標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)，即AUTOSAR方法論。本文將著重解讀AUTOSAR方法論內(nèi)容，講解OEM應(yīng)如何將該標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用在他們的產(chǎn)品研發(fā)及生產(chǎn)過程中。

二、 AUTOSAR 技術(shù)概述

　　AUTOSAR的計(jì)劃目標(biāo)主要有3項(xiàng)，第一是建立獨(dú)立于硬件的分層的軟件架構(gòu)；第二是為實(shí)施應(yīng)用提供方法論，包括制定無縫的軟件架構(gòu)堆疊流程并將應(yīng)用軟件整合至ECU中；第三是制定各種車輛應(yīng)用接口規(guī)范，作為應(yīng)用軟件整合標(biāo)準(zhǔn)，以便軟件構(gòu)件在不同的汽車平臺上的復(fù)用。

　　1、AUTOSAR軟件架構(gòu)

　　為了實(shí)現(xiàn)AUTOSAR的目標(biāo)，即實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序和基礎(chǔ)模塊之間的分離，汽車電子軟件架構(gòu)被抽象成幾個(gè)層，如圖1所示。

圖1：AUTOSAR軟件架構(gòu)層次圖。

　　為了區(qū)別軟件依賴和硬件依賴，基礎(chǔ)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AUTOSAR軟件架構(gòu)中還有復(fù)雜驅(qū)動（Complex Driver），由于對復(fù)雜傳感器和執(zhí)行器進(jìn)行操作的模塊涉及到嚴(yán)格的時(shí)序問題，在AUTOSAR中這部分沒有被標(biāo)準(zhǔn)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(tǒng)等在內(nèi)的系統(tǒng)服務(wù)。除了操作系統(tǒng)外，服務(wù)層的軟件模塊都是與平臺無關(guān)的。

　　* ECU抽象層將ECU結(jié)構(gòu)（如外設(shè)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)，但與微控制器無關(guān)。

* 微控制器抽象層包括微控制器相關(guān)的驅(qū)動（如I/O驅(qū)動、ADC驅(qū)動等）。

　　* RTE層負(fù)責(zé)AUTOSAR軟件構(gòu)件（即應(yīng)用層）相互間的通信以及軟件構(gòu)件與基礎(chǔ)軟件之間的通信。RTE層之下的基礎(chǔ)軟件對于應(yīng)用層來說是不可見的，必須通過RTE進(jìn)入，它將軟件構(gòu)件從對底層軟件和硬件平臺的依賴中獨(dú)立出來，實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用程序和基礎(chǔ)軟件之間的分隔。

2、 AUTOSAR方法論

　　AUTOSAR為符合該標(biāo)準(zhǔn)的汽車電子軟件系統(tǒng)開發(fā)過程定義了一套通用的技術(shù)方法，這種方法即被稱為AUTOSAR方法論（AUTOSAR Methodology）。汽車OEM作為整車系統(tǒng)功能的規(guī)劃和設(shè)計(jì)者，需要了解并掌握AUTOSAR提供的這套開發(fā)流程，才能主導(dǎo)和推進(jìn)符合 AUTOSAR標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)的開發(fā)過程。