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汽车总线的研究重点和关键技术(二)

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  • 发布日期:2011-05-17 20:13
  • 有效期至:长期有效
  • 技术区域:广东湛江市
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详细说明

         2、HIS

         HIS(Hersteller Initiative Software)是由Audi、BMW、Daimler、Porsche、VW 等几家欧洲整车企业成立的特殊利益集团,该组织研究汽车电子嵌入式软件领域当前的实用技术,服务于现有的整车开发。HIS组织主要涉及开发过程评估、标准软件(基础软件)、仿真与工具、软件测试和刷新等5 个领域,并定义各过程的接口, 是完整的工具链体系。HIS涉及的基础软件规范来源于现有组织和企业的成型标准,包括OSEK OS、Vector 公司CAN 驱动、3soft/EB 公司IO 驱动及符合ISO 的诊断服务层和传输层。HIS 组织与OSEK/VDX 组织保持着良好的互动关系。

          3、AUTOSAR

          2003年,BMW、DaimlerChrysler、Ford、GM Opel、PSA、Toyota、VW 等7 家整车企业与BOSCH、Continental、Siemens VDO 等3 家零部件供应商联合成立汽车开放系统架构组织AUTOSAR(AUTomotive open System Architecture),此后又吸收了各大整车企业、零部件供应商和工具提供商。

        AUTOSAR 的成立主要解决现有体系架构应用过程中存在的以下问题:

       ① 功能需求跟踪流程不完善,整车企业和零部件供应商之间缺乏兼容性工具和接口;

       ② 大量时间用于客户不关心的基础软件的实现和优化;

       ③ 现有子系统硬件切换需要耗费很多时间调整现有软件;新需求或新功能的添加/改变需要花费大量的精力调整软件接口;

       ④ 大量时间用于处理不同子系统之间的功能分配及复用部分的功能;

       ⑤ 因为底层基础软件的接口改变费时费力,所以微小改动不能在合理的时间内完成; 底层软件和模型生成的软件缺乏明确的接口定义。

        为解决上述问题,AUTOSAR 从系统方法论、软件架构、应用功能接口和一致性测试等四个方面对汽车电子软件架构工具链进行全面定义和约束,并提出虚拟功能总线的概念, 即功能分为很多原子类型的软件构件SWC(SoftWare Component), 所有SWC 之间的信息交换都是通过虚拟功能总线完成。

        AUTOSAR 系统方法论定义了从电子电器系统初始输入到系统设计验证完成的设计验证过程定义及过程之间的接口定义、模板等。软件架构则全面定义了操作系统、通信、诊断、存储管理、ECU 状态管理到复杂驱动等所有常用基础软件,并分为微控制器抽象层、ECU 抽象层和系统服务层,共50 多个基础软件模块BSW(Basic SoftWare)。应用功能接口则涉及车身、底盘、动力总成、多媒体、安全及人机接口HMI等6 个领域虚拟功能总线中的数据特性,包括数据类型、大小、传输方式、时间参数等。一致性测试定义了AUTOSAR 符合性测试规范, 即SWC 和BSW 与标准的AUTOSAR规范之间的符合性,便于不同实体之间的工具、软件集成应用。AUTOSAR 第一个完整地定义了汽车电子嵌入式软件工具链及各企业专注于该工具链的不同层次,初步发展成为完整的产业链体系,目前已经有部分欧洲整车企业开始采用该系统方法论进行整车电气系统开发。

 

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        3.1 在2010年发表相关论文介绍

        ① 标题:基于模型的AUTOSAR兼容应用程序开发

         著者:倪春雷

         著者单位:德尔福(中国)科技研发中心;

        在基于模型的开发中集成AUTOSAR 需求,以车身控制的外灯模块为例,描述了一个操作系统基于模型的实现。该外观灯模块建模示例的目标是在基于模块的开发环境中实现AUTOSAR 的概念。该项目由应用层执行模块和可仿真的RTE 和OS 组成。

         模型的构造描述——模型的构造分为功能分区和接口定义。功能分区就是把具有相关逻辑的功能归类到一个软件组件中。接口定义描述了每个软件组件输入和输出的接口。组件接口有几种属性:例如,名称,类型,系统类型,方向,软件数据类型,数据升级策略等。

         架构模型的生成——这个过程由组件配置工具自动操作。

        生成可仿真的RTE ——此架构模拟了软件RTE,以提供模型测试的实际环境。

        功能模型——虽然AUTOSAR 不指定组件的内部结构,但是对于组件的模块性和重用性有一定的要求。为了提高重用性,需要有更强的功能配置、数据改变和优化配置的能力。

        子函数处理器——软件组件被细分成各个子功能。在外灯的例子中,每个子功能按灯的性质来分组。这个分组的设计保证了软件的标准化,以使该组件可以被重用。

        代码生成——建立数据词典是代码生成过程中的首要任务。在数据词典完成后,运用组件配置工具可以让模型属性的设置得以自动化。

         系统配置——因为组件是独立于环境的,组件描述文件不包含有关于数据和服务来源的信息。同样,它也不包含ECU 驻留的信息。系统描述文件提供了数据和服务网络的细节。

        ② 标题:基于AUTOSAR的汽车电子控制系统嵌入式软件开发

            著者:高焕吉

           著者单位:长城汽车股份有限公司;

          目前,国外许多的汽车生产厂商和零部件供应商都在研究AUTOSAR 标准,并准备开发符合AUTOSAR标准的软件模块。

          基于AUTOSAR的嵌入式软件开发流程以及符合AUTOSAR嵌入式代码的开发成果如下。

         基于AUTOSAR的嵌入式软件开发流程:AUTOSAR在定义ECU软件架构的同时,也定义了开发AUTOSAR软件模块的方法。符合经过确认的开发过程是开发软件的一个重要前提,需求列表中的不足会在开发早期被发现, 同时软件模块的重用使得开发流程变得简化,整个系统也就更加可靠。但是,这种方法也允许一定程度的自由,例如:用户可以自己决定是使用从上至下还是从下至上的开发流程。

         整个开发流程是以形式化描述为起点,包含对于软件架构、硬件资源和系统约束的描述, 同时,系统配置作为ECU配置的基础,用户可以利用配置工具根据ECU配置生成基础软件。开发过程中的所有设计和配置数据都用统一的文件格式保存。为此, AUTOSAR定义了一种基于XML的文件格式,一方面,统一的文件格式保证了开发流程的通用性;另一方面, 它简化了开发工具之间的无缝集成。

         具体的基于AUTOSAR的嵌入式软件开发流程:
 

        

         通过输入描述,系统配置,ECU配置及ECU软件生成,通过应用AUTOSAR标准,可以开发出一系列软件模块如图所示。
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        ③ 标题:基于AUTOSAR标准的ECU配置工具

            著者:鲍威

           著者单位:浙江大学

           根据AUTOSAR参数定义特点实现了一种自动界面生成技术。具体工作包括:

          l)采用JAxB技术把AuTosARschema文件生成相应的Java类库,并用于路径的读写方法来对AUToSARXML文件进行读写和解析。

         2)设计了参数类模型。AuTosAREcu参数定义信息被转化为相应的类型中,并被导入到配置工具的程序代码中。

         3)设计和实现了类模型生成工具,把参数定义xML文件转换为一系列参类模型。

         4)设计和实现了类模型解析器,对参数对象进行解析获得其参数定义信息并调用相应的界面控件工厂。

         5)设计和实现了界面控件工厂,通过类模型解析器传递过来的参数定义息来最终生成用户配置界面。

        6)用本技术实现的Ecu配置工具完成了一个车灯实验中的RTE模块和0S块的配置及其C代码生成的工作。

         ④ 标题:基于MDA的汽车嵌入式软件系统架构设计

            著者:王军 宋顺林

           著者单位:江苏大学计算机学院;

         基于对AUTOSAR 的研究,给出一种基于UML/SysML 的汽车嵌入式软件开发流程并且所有的开发过程都在所述的集成工具环境里实现。系统开发过程为:需求捕获,功能分析,系统架构设计,子系统架构设计以及系统实现。需求捕获阶段,对汽车的具体系统领域建立理解,用户的要求被转换成一组需求,这些需求确定系统必须做什么和能够做到什么程度。捕获到的需求被导入模型/需求仓库,一旦需求被充分理解,它们被集中到用例。功能分析阶段,每个用例被转换到一个模型,基本的需求通过模型执行得到验证和确认。系统架构设计的焦点是,分配核实过的操作契约(operational contracts)给物理架构。分配是一个可迭代的过程。与汽车领域专家相协作,不同的架构想法和分配策略被分析到,在需求捕获阶段捕获到性能和安全需要被考虑到。接下来的子系统架构设计阶段,决定在物理子系统里的哪一个操作契约将在硬件里执行,哪一个将在软件里执行。不同的设计思想在部署模型里捕获并通过回归测试(tradeoff analysis)得到验证。系统实现阶段,借助Rhapsody对模型驱动架构(MDA)的支持,开发者便可在数秒内迅速地将平台无关模型(PIM) 落实到具体的车载即时性嵌入式作业系统上。

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         采用上述汽车嵌入式软件开发流程,以汽车引擎点火和敲打控制系统为例,建模设计及部署实现。
 









参考文献

[1] 陈虹 自主汽车电子软件架构技术战略解析与规划 汽车技术 2010,(6)

[2] 陈虹 汽车电子嵌入式基础软件产业链模式的实践与展望 汽车工程 2010,(6)

[3] 倪春雷 基于模型的AUTOSAR兼容应用程序开发 才智 2010,(8)

[4] 高焕吉 基于AUTOSAR的汽车电子控制系统嵌入式软件开发 汽车电器 2010,(5)

[5] 鲍威 基于AUTOSAR标准的ECU配置工具 浙江大学 2010 硕士学位论文

[6] 王军 宋顺林 基于MDA的汽车嵌入式软件系统架构设计 计算机工程与设计 2010,(9)


 
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