探索AUTOSAR与英飞凌AURIX™ TC4x MCAL解决方案-下

英飞凌的AURIX™ TC4x微控制器家族是一个多核 (multi-core）系统并且增强支持虚拟化 (virtualization）功能和分区（partitioning）功能。它可以单独在每个核上启用/禁用虚拟化。并且MCAL软件可以与这些构建在single core, multi-core 或者 virtualized cores上的应用程序无缝配合。

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AURIX™ TC4x MCAL的虚拟化和分区功能

英飞凌为AURIX™ TC4x微控制器家族提供完备的MCAL驱动层，并且这些驱动符合AUTOSAR R20-11（Memory drivers 满足R20-11）标准。

AURIX™ TC4x 的MCAL是具备满足ASIL D安全等级的驱动程序，并且增强对multi-core, virtualization, ASIL partitioning的支持，从而提供更大的灵活性，简化客户的软件分区和系统级安全论证。

02   AURIX™ 的多核 、虚拟化和分区的联系

1   AURIX™在multi-core环境下的Partitioning (no virtualization)：

2   AURIX™在multi-core环境下的virtualization 以及Partitioning：

03   AURIX™ TC4x TriCore™1.8针对虚拟化的增强功能

TriCore™1.8增强了硬件对virtualization的支持，采用独特的设计，针对virtualization应用所需的Hypervisor而配备的功能寄存器和特殊指令集，在确保安全前提下，能够快速在Hypervisor 的VMx (VM: Virtual Machine) 间切换。

TriCore™1.8 每个core内部部署HRHV, HRA, HRB 三组虚拟机管理寄存器, 对VMx任务进行管理，该策略支持虚拟机VMx之间的相互隔离和独立运行。通常HRHV 用于管理VM0的Hypervisor 运行，HRA用于管理Real Time 虚拟机VM1运行,  而HRB 用于可配置的多达6个虚拟机VM2…7的运行管理。

04   AURIX™ TC4x的虚拟化和分区在MCAL中的应用案例

1   MCAL的应用案例-monolithic software

在monolithic Software Stack的应用实例中, Software Stack作为一个不被分割的monolithic Software工作在单核上，包含一个独立的MCAL代码实例，所有的硬件资源都被分配给这个monolithic Software。

2   MCAL的应用案例-multi-core

在multi-core应用实例中，software stack工作在多核上，software stack可能在每一个核上都有很多分区，并且为每个分区分配了不同的硬件资源，每个分区可以有不同的ASIL，这是单核实例的扩展，以支持多核系统。

3   MCAL的应用案例-multiple SW stacks

在multiple software stack应用实例中，multiple software stacks (binaries)被分配到芯片的不同的执行单元上。每一个binary 内包含一个MCAL的实例，而且里面包含一些硬件资源被分配到分区当中。每一个binary是独立的，自包含的，可运行在单核或多核上。

4   MCAL的应用案例-single core with partitions

在single core应用实例中，software stack工作在单核上，software stack可以包括多个分区。但是，MCAL软件本身仅支持从单个分区执行。所有驱动程序所需的硬件资源的所有实例都分配给该分区。

在MCAL软件需要从single core上的不同分区进行操作的情况下，例如不同分区位于不同ASIL的情况，“integration software”应为试图执行MCAL的每个分区提供唯一标识符。MCAL允许“integration software”通过“configuration module and stub implementation for static source code”提供该标识符。如果没有integration software的这种实现，MCAL软件就无法在同一核的多个分区上运行。

5   MCAL的应用案例-virtualized core

在virtualized core应用实例中，software stack工作在virtualized core上（VM1 to VM7）, 这样的配置使得应用实例可以支持多个分区运行在同一个physical core上，并且每个分区可以有不同的ASIL等级。这里每个virtualized core可以安排一个分区的一个物理核上，也可以安排最多7个分区(using VM1 to VM7) 在一个物理核上。

在MCAL软件需要从一个virtualized core上的不同分区进行操作的情况下，“integration software”应为试图执行MCAL的每个partition提供唯一标识符。MCAL允许“integration software”通过“configuration module and stub implementation for static source code” 的方式提供该标识符。如果没有integration software的这种实现，MCAL软件就无法在同一核上的多个分区上运行。