上海2014年(nian)11月13日電(dian)(dian) /美通社/ -- 電(dian)(dian)子設計自動化技術(shu)的領(ling)導廠商 Mentor Graphics 近日發布一份題為《AUTOSAR 如何重塑汽(qi)車(che)領(ling)域》的研究報告(gao)。
作者簡介
Andrew Patterson 是 Mentor Graphics 嵌入式軟件事業部業務發展總監，汽車市場是他的專長。加入 Mentor Graphics 之前，Andrew 在設計自動化市場馳騁超過25年的時間，精通各種技術、汽車仿真模型開發、虛擬原型設計和機電一體化。目前，他在 Mentor Graphics 主要負責嵌入式軟件戰略，包括運行于多種主機硅平臺上的 Linux、AUTOSAR 和其他操作系統。Andrew 擁有英國劍橋大學 (Cambridge University) 的工程和電(dian)子科學碩士學位。
前言、背景
自(zi)2003年組建以來，AUTOSAR（汽車(che)開(kai)放(fang)系統架構）聯盟(meng)一(yi)直(zhi)致力于改變(bian)車(che)載網絡(luo)和電子控制(zhi)(zhi)單元 (ECU) 的(de)設計(ji)方式(shi)。AUTOSAR 為原始設備制(zhi)(zhi)造商(shang) (OEM) 及其一(yi)級供(gong)應(ying)商(shang)提供(gong)設計(ji)和開(kai)發位于現代車(che)輛中心的(de) ECU 的(de)行(xing)業(ye)標(biao)準(zhun)方法(fa)。該標(biao)準(zhun)能(neng)幫助(zhu)減少設計(ji)過程(cheng)中人為錯誤的(de)可(ke)能(neng)性，并為供(gong)應(ying)商(shang)和制(zhi)(zhi)造商(shang)提供(gong)一(yi)種明確且機器可(ke)讀的(de)數(shu)據格式(shi)來交換設計(ji)信息。本文探討了(le) AUTOSAR 采用的(de)戰略的(de)一(yi)些預期商(shang)業(ye)益處，并解釋(shi)了(le)一(yi)些基本術語和設計(ji)方法(fa)。
AUTOSAR 聯盟的(de)會(hui)員(yuan)包括(kuo)汽車 OEMs 以(yi)及由零(ling)部件(jian)和服務提供商組成的(de)支(zhi)持性(xing)生態系(xi)統。該(gai)(gai)聯盟的(de)宗旨是針對汽車電氣(qi)/電子 (E/E) 架構(gou)(gou)創造(zao)和建立全球性(xing)開放標準(zhun)(zhun)。該(gai)(gai)標準(zhun)(zhun)在車輛架構(gou)(gou)級別(bie)提供支(zhi)持，讓(rang)OEMs 網絡設計人員(yuan)能設計和管理(li)車輛功能之間的(de)復雜關(guan)系(xi)，并且還支(zhi)持供應商在制(zhi)造(zao)之前詳細定義獨立 ECUs 接口(kou)的(de)細節。
全文要點與大綱如下：
1, 為何改用 AUTOSAR？
一(yi)款現代(dai)化豪華(hua)車可能包含多達100個(ge) ECUs，包括(kuo)從簡(jian)單的(de)(de)傳感器接口(kou)到復雜的(de)(de)娛樂信息(xi)及遠(yuan)程信息(xi)單元(yuan)。將它們一(yi)次性(xing)全部改(gai)(gai)用 AUTOSAR 方法和(he)(he)標(biao)(biao)準的(de)(de)風險很高，但(dan)原(yuan)始設備制造商和(he)(he)一(yi)級供應商做出這樣的(de)(de)改(gai)(gai)變會獲得廣泛的(de)(de)利(li)益。預計到2020年，所(suo)有車輛(liang)都將擁有一(yi)些基于 AUTOSAR 的(de)(de) ECUs，因此該標(biao)(biao)準不能被忽視。
改用(yong) AUTOSAR 的一些(xie)原因和(he)好處包括(kuo)：
改用 AUTOSAR 可加速設(she)(she)(she)計(ji)(ji)調(diao)整(zheng)(zheng)，不論(lun)在整(zheng)(zheng)個內(nei)部(bu)設(she)(she)(she)計(ji)(ji)周(zhou)期內(nei)是(shi)否(fou)需(xu)要(yao)(yao)對 ECU 進(jin)行重新設(she)(she)(she)計(ji)(ji)或(huo)改進(jin)。改用 AUTOSAR 方(fang)法可與(yu)新的工具的工作(zuo)流程等(deng)其(qi)它流程調(diao)整(zheng)(zheng)或(huo)采(cai)用更(geng)高(gao)的安全(quan)標準以保持與(yu) ISO26262 標準統(tong)(tong)一同時(shi)進(jin)行。不論(lun)如(ru)何實施調(diao)整(zheng)(zheng)，首(shou)個基于 AUTOSAR 的電子控制單元(yuan)設(she)(she)(she)計(ji)(ji)項目都(dou)要(yao)(yao)比現有/傳統(tong)(tong)的設(she)(she)(she)計(ji)(ji)流程所花費的時(shi)間更(geng)長(chang)，這是(shi)因為設(she)(she)(she)計(ji)(ji)人員需(xu)要(yao)(yao)時(shi)間來熟(shu)悉新的方(fang)法。隨(sui)之(zhi)而來的是(shi)成本節余和效益的提升。傳統(tong)(tong)的 ECU 資產向 AUTOSAR 標準轉變也(ye)是(shi)有可能的，通過采(cai)用“AUTOSAR 封裝(zhuang)”概念，重要(yao)(yao)的現有和公認電子控制單元(yuan)應(ying)用代(dai)碼可實現重復使用。使 AUTOSAR 的封裝(zhuang)能夠導入其(qi)它純 AUTOSAR ECUs。
2, 什么是 AUTOSAR？
從本質(zhi)而言(yan)，AUTOSAR 提供標準的(de) ECU 接口定義，使設計(ji)人員能夠明確每(mei)個(ge)汽(qi)車 ECU 中(zhong)都需(xu)要的(de)可重(zhong)復使用的(de)標準化(hua)軟件(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)層(ceng)和組件(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)。該標準不受(shou)硬(ying)件(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)的(de)影(ying)響，這意味著應用軟件(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)和硬(ying)件(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)平臺是相互獨(du)立的(de)。應用軟件(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)開(kai)發人員可在應用軟件(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)中(zhong)明確各個(ge)汽(qi)車功能的(de)細節，而不用擔心(xin)相關軟件(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)服務和硬(ying)件(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)接口。過去(qu)，軟件(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)和硬(ying)件(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)緊(jin)密(mi)地整合在一起(qi)，因此(ci)很難實(shi)現便攜性和可重(zhong)復使用（圖1）。
將(jiang)(jiang)設(she)計(ji)與硬件(jian)(jian)(jian)決策分開使(shi)車(che)輛生產商(shang)/OEM 能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)夠基于所(suo)需的車(che)輛功(gong)(gong)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)進行自上(shang)而(er)下的設(she)計(ji)。存在(zai)(zai)于這(zhe)一設(she)計(ji)階(jie)段的虛擬功(gong)(gong)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)總(zong)線(xian)(xian)(xian) (VFB) 概念使(shi)得(de)(de)所(suo)有(you)(you)軟件(jian)(jian)(jian)電子控(kong)制單元都能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)夠實現互連和(he)得(de)(de)到測試。通過采用虛擬功(gong)(gong)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)總(zong)線(xian)(xian)(xian)，應用軟件(jian)(jian)(jian)組(zu)件(jian)(jian)(jian) (SWC) 與其它應用軟件(jian)(jian)(jian)組(zu)件(jian)(jian)(jian)也相互獨立。軟件(jian)(jian)(jian)組(zu)件(jian)(jian)(jian)向虛擬功(gong)(gong)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)總(zong)線(xian)(xian)(xian)發出(chu)(chu)輸出(chu)(chu)信(xin)號，虛擬功(gong)(gong)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)總(zong)線(xian)(xian)(xian)再(zai)將(jiang)(jiang)信(xin)息傳送(song)給目標組(zu)件(jian)(jian)(jian)的輸入(ru)端口(kou)(kou)。AUTOSAR 為輸入(ru)和(he)輸出(chu)(chu)端口(kou)(kou)以及交換(huan)信(xin)息格式提(ti)供定義。這(zhe)種分離(li)方法使(shi)得(de)(de)在(zai)(zai)定義相關硬件(jian)(jian)(jian)之前實現所(suo)有(you)(you)車(che)輛軟件(jian)(jian)(jian)功(gong)(gong)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)和(he)接口(kou)(kou)交互驗證成為可能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。設(she)計(ji)調整也因此變(bian)得(de)(de)容易(yi)得(de)(de)多，同時所(suo)有(you)(you)功(gong)(gong)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)在(zai)(zai)虛擬功(gong)(gong)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)總(zong)線(xian)(xian)(xian)上(shang)都被定義為軟件(jian)(jian)(jian)組(zu)件(jian)(jian)(jian)（圖2）。
虛擬(ni)功能總(zong)線不提供 ECUs之后(hou)在真實車輛中如(ru)何(he)分布和(he)互(hu)連的信息，但對(dui)架構設計階(jie)段來說卻(que)是(shi)很(hen)有用(yong)的測試基準。可針對(dui)所有車輛信號進行定時檢查和(he)接口定義。
一旦(dan)設計人員對各項功能(neng)感(gan)到(dao)滿意(yi)，這些功能(neng)便(bian)會被映射或聚集(ji)到(dao)特定(ding)的硬件(jian)電(dian)子控制單元中。AUTOSAR 為軟件(jian)組(zu)件(jian)的映射和聚集(ji)過程提供支持。一個復雜的 ECU 可(ke)能(neng)包含很多(duo)軟件(jian)組(zu)件(jian)，必要時可(ke)進行分級(ji)組(zu)織。
3, AUTOSAR 運行環境
每(mei)個(ge) ECU 都有它量(liang)身定制(zhi)的(de)(de)(de)(de)運(yun)行(xing)(xing)(xing)環(huan)境 (RTE)，通(tong)(tong)常可(ke)通(tong)(tong)過配套的(de)(de)(de)(de)設(she)計工(gong)具來自動(dong)創建。真(zhen)正的(de)(de)(de)(de)電(dian)子控制(zhi)單(dan)元之間的(de)(de)(de)(de)實際通(tong)(tong)信將作為 CAN 或 FlexRay 總(zong)(zong)線的(de)(de)(de)(de)一部分來實現，而運(yun)行(xing)(xing)(xing)環(huan)境通(tong)(tong)過生成工(gong)具進(jin)行(xing)(xing)(xing)配置，以便執行(xing)(xing)(xing)相(xiang)連 AUTOSAR 組(zu)件(jian)所需的(de)(de)(de)(de)通(tong)(tong)信路徑。運(yun)行(xing)(xing)(xing)環(huan)境可(ke)以切實執行(xing)(xing)(xing)虛擬功能總(zong)(zong)線和架構設(she)計流程的(de)(de)(de)(de)通(tong)(tong)信和連接拓撲。由于(yu) AUTOSAR 標準支(zhi)持很多不(bu)同類型(xing)的(de)(de)(de)(de)軟件(jian)組(zu)件(jian)，運(yun)行(xing)(xing)(xing)環(huan)境必須(xu)考慮各(ge)種軟件(jian)組(zu)件(jian)存在的(de)(de)(de)(de)限制(zhi)和變化。
4, 為 AUTOSAR 組件提供服務 -- 基礎軟件層和操作系統
基礎軟(ruan)件(jian) (BSW) 是一種標準化軟(ruan)件(jian)，不包含(han)車輛應用邏(luo)輯和電(dian)子控(kong)制(zhi)(zhi)單(dan)元(yuan)功能，但為運行(xing)環境(jing)提供(gong)依賴硬件(jian)和獨立于硬件(jian)的(de)服(fu)(fu)(fu)務。所(suo)需的(de)服(fu)(fu)(fu)務包括內(nei)存服(fu)(fu)(fu)務（NVRAM 管(guan)(guan)理器(qi)）、網(wang)絡(luo)通信管(guan)(guan)理服(fu)(fu)(fu)務、診斷服(fu)(fu)(fu)務和狀態(tai)管(guan)(guan)理。當應用層中定義的(de) AUTOSAR 軟(ruan)件(jian)組件(jian)要求服(fu)(fu)(fu)務時，運行(xing)環境(jing)的(de)任務是在(zai)真正(zheng)的(de)電(dian)子控(kong)制(zhi)(zhi)單(dan)元(yuan)上(shang)完成映射。
運(yun)(yun)行環境不提供任(ren)何(he)機制來從遠程 ECU 獲取服(fu)務，AUTOSAR 規范也不允許這(zhe)樣做。所(suo)有(you)服(fu)務要求都(dou)必須在“本地(di)”電子(zi)控(kong)制單元上得(de)到滿(man)足。在真正的(de)(de)電子(zi)控(kong)制單元上運(yun)(yun)行的(de)(de)基本操作系統（OS 或(huo) OSEK）不知道 AUTOSAR “可(ke)(ke)運(yun)(yun)行實體”的(de)(de)概念。操作系統擁有(you)一個可(ke)(ke)調(diao)(diao)度(du)活動列表(biao)，這(zhe)些(xie)活動通過調(diao)(diao)度(du)算法(fa)進行管理。
5, 關于硬件
AUTOSAR 分(fen)層軟件架構可以(yi)(yi)分(fen)離硬件的(de)應用(yong)(yong)邏輯，以(yi)(yi)便重(zhong)復利(li)用(yong)(yong)和(he)攜帶(dai)。運行環境(jing)和(he)操作系(xi)統(tong)與微(wei)(wei)控(kong)制器(qi)抽象層 (MCAL) 相(xiang)連(lian)，可以(yi)(yi)訪問(wen)主微(wei)(wei)控(kong)制器(qi)上的(de)物(wu)理端口和(he)設備。微(wei)(wei)控(kong)制器(qi)抽象層具體到每個微(wei)(wei)控(kong)制器(qi)，使操作系(xi)統(tong)和(he)基礎軟件能夠訪問(wen)數(shu)字輸入/輸出、模擬數(shu)字轉換、FLASH 和(he) EEPROM 支持等設備。圖4顯示了 AUTOSAR 電子控(kong)制單元中不同硬件和(he)軟件層之間的(de)關系(xi)。
6, 支持新方法
汽車 OEM 可以通過一個自上而下的 AUTOSAR 設計方法，操作整個網絡的完整模型。AUTOSAR 設計工具允許提取單個ECU，連接性和接口信息在 AUTOSAR XML (arxml) 中有定義。這個接口(kou)定義之后將傳(chuan)給一(yi)級(ji)供應(ying)商，進行進一(yi)步(bu)的(de)(de)(de)細節(jie)設計(ji)和(he)實施。由于擁有統一(yi)的(de)(de)(de)格(ge)式，相同的(de)(de)(de)定義可以(yi)(yi)在(zai)公開投標時(shi)(shi)同時(shi)(shi)傳(chuan)給幾個一(yi)級(ji)供應(ying)商。標準(zhun)化描述(shu)的(de)(de)(de)好處在(zai)于在(zai)ECU描述(shu)中可以(yi)(yi)避免任何設計(ji)不定性(xing)，并且隨著(zhu) AUTOSAR 標準(zhun)的(de)(de)(de)發展，存在(zai)誤解的(de)(de)(de)可能性(xing)越來(lai)越小。由于這個標準(zhun)與(yu)硬件無關(guan)，因(yin)此能夠很好地利(li)用新行業趨勢(shi)的(de)(de)(de)好處，如(ru)車(che)內以(yi)(yi)太網(wang)、混(hun)合技(ji)術(shu)車(che)輛網(wang)絡(CAN/Flexray)、異構多核平臺以(yi)(yi)及車(che)載網(wang)關(guan)布置。
7, 想要試試看？
包(bao)括(kuo) Mentor Graphics 在(zai)內的(de)一些(xie)商業機(ji)構為(wei) AUTOSAR 設(she)計(ji)提(ti)供評估(gu)套件(jian)(jian)。這些(xie)套件(jian)(jian)包(bao)括(kuo)架構設(she)計(ji)到(dao)(dao)單(dan)個 ECU 配置。Mentor Graphics 還擁有其 VSX 工(gong)(gong)具套件(jian)(jian)以及支(zhi)持 CAN、FlexRay、LIN 和以太網(wang)的(de) ECU 硬件(jian)(jian)開發(fa)板。這些(xie)工(gong)(gong)具以Eclipse為(wei)基(ji)礎，利用開源(yuan)工(gong)(gong)具鏈進行(xing)從源(yuan)代碼到(dao)(dao)運行(xing)實施(shi)的(de)一系列設(she)計(ji)。相對于(yu)大(da)規模地將車內 ECU 一次性改到(dao)(dao) AUTOSAR 方法來說，低風(feng)險調查和 AUTOSAR 試(shi)驗更可取。
研究報告總結
AUTOSAR 為車載網絡和(he) ECU 設計提供預定(ding)義的(de)(de)(de)(de)標準方法，找到了(le)進入(ru)每個汽車 OEM 和(he)一級機構的(de)(de)(de)(de)方式。AUTOSAR 標準提供了(le)改善工(gong)藝和(he)重(zhong)新(xin)利用(yong)組(zu)件(jian)的(de)(de)(de)(de)機會，但是也存在學習一個新(xin)的(de)(de)(de)(de) ECU 設計流程(cheng)(cheng)和(he)工(gong)具(ju)的(de)(de)(de)(de)挑戰。AUTOSAR 的(de)(de)(de)(de)早期采用(yong)者一直(zhi)將這些知識傳給主流設計和(he)資源，可(ke)用(yong)于(yu)量(liang)產的(de)(de)(de)(de)工(gong)具(ju)如今已廣(guang)泛推(tui)出。AUTOSAR 的(de)(de)(de)(de)采用(yong)還將幫助機構達到功(gong)能安(an)全標準 ISO26262的(de)(de)(de)(de)要求，因為它支(zhi)持一個可(ke)重(zhong)復、定(ding)義明確、且自上而下的(de)(de)(de)(de)設計流程(cheng)(cheng)。
關于Mentor Graphics
Mentor Graphics公司是電子硬件和軟件設計解決方案(EDA)的全球領導者，為世界上較成功的通信、半導體，計算機，消費電子，汽車電子和國防軍工公司提供優質產品、咨詢服務和支持, 可加快客戶電子及機械產品的研發速度，提高產品質量，增加成本效益。工程師可借助公司不斷推出的新產品及解決方案，應對日趨復雜的電路板及芯片設計領域面臨的挑戰。Mentor Graphics 公司擁有業內最為豐富的頂級產品線，提供完整的 SOC/IC/FPGA/PCB/SI 設計工具和服務，并且是唯一一家擁有嵌入式軟件解決方案的 EDA 公司。公司成立于1981年，目前有超過70家分公司分布世界各地。
公司總部地址：8005 S.W. Boeckman Road, Wilsonville, Oregon 97070-7777。
上市公司（納斯達克代碼：MENT)
成立于1981年，總部位于俄勒岡州威爾遜維爾市
全球設有70多個分公司或辦事處
已在中國上海、北京、深圳設立分支機構
公司(si)網址 -- ,
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