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详解AUTOSAR:AUTOSRA软件架构(理论篇—2)

发布人:美男子玩编程时间:2022-09-19来源:工程师

AUTOSAR规范主要包括:软件架构、方法论和应用接口三部分内容。其中,软件架构是实现软硬件分离的关键,它使汽车嵌入式系统控制软件开发者摆脱了以往ECU软件开发与验证时对硬件系统的依赖。


在AUTOSAR软件架构中,汽车嵌入式系统软件自上而下分别为:应用软件层(Application Software Layer,ASW)、运行时环境(Runtime Environment,RTE)、基础软件层(Basic Software Layer,BSW)和微控制器(Microcontroller)。


为保证上层与下层的无关性,通常情况下,每一层只能使用下一层所提供的接口,并向上一层提供相应的接口。如图下图所示:


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应用软件层

应用软件层(Application Software Layer,ASW)包含若干个软件组件(Software Component,SWC)(软件组件在下一篇文章讲解),软件组件间通过端口(Port)进行交互。每个软件组件可以包含一个或者多个运行实体(Runnable Entity,RE),运行实体中封装了相关控制算法,其可由RTE事件(RTE Event)触发。


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运行时环境

运行时环境(Runtime Environment,RTE)作为应用软件层与基础软件层交互的桥梁,为软硬件分离提供了可能。RTE可以实现软件组件间、基础软件间以及软件组件与基础软件之间的通信。RTE封装了基础软件层的通信和服务,为应用层软件组件提供了标准化的基础软件和通信接口,使得应用层可以通过RTE接口函数调用基础软件的服务。


此外,RTE抽象了ECU之间的通信,即RTE通过使用标准化的接口将其统一为软件组件之间的通信。由于RTE的实现与具体ECU相关,所以必须为每个ECU分别实现。


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基础软件层

基础软件层(Basic Software Layer,BSW)可分为四层即:服务层(Services Layer)、ECU抽象层(ECU Abstraction Layer)、微控制器抽象层(Microcontroller Abstraction Layer,MCAL)和复杂驱动(Complex Drivers),如下图所示:


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可以将基础软件层进一步细化,包括:系统服务( System Services)、存储器服务(Memory Services)、通信服务(Communication Services)等,它们主要用于提供基础软件服务,包括标准化的系统功能和功能接口。如下图所示:


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3.1、服务层

服务层(Services Layer)提供了汽车嵌入式系统软件常用的一些服务,其可分为系统服务(System Services)、存储器服务(MemoryServices)以及通信服务(Communication Services)三大部分。


提供包括:网络通信管理、存储管理、ECU模式管理和实时操作系统(Real Time Operating System,RTOS)等服务。除了操作系统外,服务层的软件模块都是与ECU平台无关的。


3.2、ECU抽象层

ECU抽象层(ECU Abstraction Layer)包括板载设备抽象(Onboard Devices Abstraction) 、存储器硬件抽象(Memory Hardware Abstraction)、通信硬件抽象(Communication Hardware Abstraction)和I/O硬件抽象(Input/Output Hardware Abstraction)。


该层将ECU结构进行了抽象,负责提供统一的访问接口,实现对通信、存储器或者IO的访问,从而不需要考虑这些资源是由微控制器片内提供的,还是由微控制器片外设备提供的。该层与ECU平台相关,但与微控制器无关,这种无关性正是由微控制器抽象层来实现的。


3.3、微控制器抽象层

微控制器抽象层(Microcontroller Abstraction Layer,MCAL)是实现不同硬件接口统一化的特殊层。通过微控制器抽象层可将硬件封装起来,避免上层软件直接对微控制器的寄存器进行操作。


微控制器抽象层包括微控制器驱动(Microcontroller Drivers)、存储器驱动(Memory Drivers)、通信驱动(Communication Drivers)以及I/O驱动(IO Drivers),如下图所示:


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3.4、复杂驱动层

由于对复杂传感器和执行器进行操作的模块涉及严格的时序问题,难以抽象,所以在AUTOSAR规范中这部分没有被标准化,统称为复杂驱动( Complex Drivers)。


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关键词: AUTOSAR

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