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详解AUTOSAR:什么是AUTOSAR?(理论篇—1)

发布人:美男子玩编程时间:2022-09-19来源:工程师

终于要讲到心心念念的AUTOSAR系列专栏了。第一次知道AUTOSAR这个术语是在招聘网站上,当时准备从工业物联网行业转向汽车电子行业,发现同样工作年限的AUTOSAR工程师工资真香!


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正好最近的项目有AUTOSAR开发需求,所以准备系统学习并输出一些文章,希望可以帮助到此时同样在学习AUTOSAR的朋友。


由于本人也处于学习和研究阶段,如果对AUTOSAR有理解不到位的地方,还请各位大佬在文末留言指正一二。


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为什么需要AUTOSAR

可以从以下三个方面来看为什么需要AUTOSAR。


  • 电子技术在动力总成控制、底盘控制、车身控制以及车载信息娱乐系统等各个部分所占的比重越来越大,所占整车成本越来越高。电子技术已悄然成为汽车各方面功能拓展和性能提升的重要技术支撑。

  • 由于汽车电子硬件系统的多样性,ECU软件的开发受到硬件系统的制约,每当需要更新硬件时,都会导致ECU软件重新编写或大规模修改,之后还要进行一系列测试,从而导致了高昂的研发费用与漫长的研发周期。

  • 目前,汽车电子网络正向多总线混合网络互联方向发展;电控系统硬件正向专业化、高集成度、高性能方向发展,其软件架构也正向模块化、平台化、标准化方向发展。并且,未来随着汽车新能源化和智能化的普及,以及对于一些非功能需求的增加,汽车电子/电气系统的复杂度也将进一步提升。这都将进一步导致新产品开发周期、成本的急剧增加。整车厂为了降低汽车控制软件开发的风险,于是开始寻找提高软件复用度的方法。


为解决上述问题,基于先前EAST-EEA项目的研究成果,在2003年,由全球汽车制造商、零部件供应商及其他电子、半导体和软件系统公司联合建立了汽车开放系统架构联盟(AUTomotive Open System ARchitecture,AUTOSAR),并联合推出了一个开放化的、标准化的汽车嵌入式系统软件架构:AUTOSAR规范。



EAST-EEA项目是ITEA(International Test and Evaluation Association)资助的面向汽车领域嵌入式系统架构的研究项目,其目标是通过建立面向汽车工业的通用嵌入式系统架构,实现接口的标准化并提升复杂系统开发的质量与效率。最终,EAST-EEA项目定义了一个分层的软件架构,并提出了一个“中间件”的层次来提供支持嵌入式系统模块在不同平台之间移植的接口和服务;并且,EAST-EEA项目还定义了公共的架构描述语言(Architecture Description Language,ADL)。EAST-EEA项目的研究成果可谓是AUTOSAR规范的雏形。



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AUTOSAR简介

AUTOSAR是由全球各大汽车整车厂、汽车零部件供应商、汽车电子软件系统公司联合建立的一套标准协议,是对汽车技术开发一百多年来的经验总结。从2003年起,AUTOSAR成员共同合作拟定了一个符合汽车电子软件开发的、开放的以及标准化的软件架构。该架构旨在改善汽车电子系统软件的更新与交换,同时更方便有效地管理日趋复杂的汽车电子软件系统。


简单来说AUTOSAR就是一套标准协议、软件架构。


实践表明,按照该标准开发的汽车应用软件具备更好的可扩展性以及可移植性,能够实现对现有软件的重用,大大降低了汽车软件开发过程中的重复性工作,提高了工作效率。


AUTOSAR规范的运用使得不同结构电子控制单元的接口特征标准化,这样大大缩短了汽车电子软件的开发周期,提高了汽车电子软件的质量。除此之外,AUTOSAR在确保服务及产品质量的同时,降低了汽车电子软件开发成本。


AUTOSAR目前尚处于发展阶段,本身还存在许多不足,但来自全球各大汽车整车厂、汽车零部件供应商和半导体厂商的支持,使得 AUTOSAR联盟的规模不断增长。


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AUTOSAR的发展历程及应用现状

AUTOSAR联盟从2003年成立至今,成员队伍不断壮大,标准内容日臻完美。


AUTOSAR联盟成员按等级分为:核心成员(Core Partner)、高级成员(Premium Member)以及合作成员三类正式成员,基本涵盖了世界上各大著名整车厂、零部件公司、半导体公司以及软件工具提供商。AUTOSAR联盟成员如下图所示:


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AUTOSAR规范在国外的应用相较于国内更早、更普遍、更成熟。大众、博世、通用、德尔福、菲亚特等公司已将符合AUTOSAR规范的软件应用于它们的ECU产品。

  • 德国大众集团与MathWorks、Elektrobit(EB)等公司联合开发了符合AUTOSAR规范的车身舒适控制系统,并应用于帕萨特车型。

  • 玛涅蒂玛瑞利公司将AUTOSAR应用于菲亚特汽油发动机平台,并进行了硬件在环测试和不同工况下2万千米行程的实车测试。此外,他们还将AUTOSAR运用于车灯控制、动力总成控制等电控系统。

  • ETAS公司成功将宝马5系发动机管理系统开发为符合AUTOSAR规范的控制系统。开发人员利用ASCET进行软件组件开发,管理软件组件端口及其运行实体;使用RTA-OS开发AUTOSAR操作系统,配置、划分、管理任务;应用RTA-RTE连接应用层和基础软件层;代码集成后,进行了硬件在环仿真,结果表明与传统开发方法相比复杂度降低50%。

  • 整个博世集团已将AUTOSAR架构应用于自适应巡航系统ECU、动力总成系统ECU、底盘控制系统ECU和车身控制模块(Body Control Module,BCM)的开发,并且今后将运用于更多的ECU开发过程。

  • 近年来,随着国内新能源汽车相关控制器正向开发需求的增长,AUTOSAR规范在国内越来越受到大家的关注,并且应用需求也越来越大。目前,上汽、北汽等国内主流整车厂以及一些零部件供应商都开始致力于符合AUTOSAR规范的车用控制器软件开发。AUTOSAR规范也有望成为未来整个汽车电子行业所普遍使用的软件标准。


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AUTOSAR的特点和优势


AUTOSAR联盟自成立至今,一直提倡“在标准上合作,在实现上竞争”的原则,标准大家共同制定,但具体的实现方法是由各公司自己去探索的。其核心思想在于“统一标准、分散实现、集中配置”。

  • “统一标准”是为了给各厂商提供一个开放的、通用的平台;

  • “分散实现”要求软件系统高度的层次化和模块化,同时还要降低应用软件与硬件平台之间的耦合;

  • “集中配置”是不同的模块可以由不同的公司去完成开发,但要想完成最终软件系统的集成,就必须将所有模块的配置信息以统一的格式集中整合并管理起来,从而配置生成一个完整的系统。


采用AUTOSAR将为OEM(主机厂)带来很大的好处,使得其对于软件采购和控制拥有更灵活和更大的权利。因为AUTOSAR不仅在软件的功能上、接口上进行了一系列的标准化,还提出了一套规范化的开发流程与方法,这就使得能有更多的软件供应商进入汽车电子行业,大家都遵循同一个标准去开发,最终比的是产品的功能和质量。


与传统ECU软件架构相比,AUTOSAR分层架构的高度抽象使得汽车嵌入式系统软硬件耦合度大大降低。


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AUTOSAR规范的出现,将带来如下主要优势:

  • 有利于提高软件复用度,尤其是跨平台的复用度;

  • 便于软件的交换与更新;

  • 软件功能可以进行先期架构级别的定义和验证,从而能减少开发错误;

  • 减少手工代码量,减轻测试验证负担,提高软件质量;

  • 使用一种标准化的数据交换格式,方便各公司之间的合作交流等。


这些优势对将来愈发复杂的汽车嵌入式系统软件的开发过程可谓是大有裨益,在保证软件质量的同时,可以大大降低开发的风险与成本。


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关键词: AUTOSAR

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