從今天開始,我將為大家帶來專題連載《精通AUTOSAR》。

請各位耐心看這篇文章,原作者是從一個比較高的視角去為大家解讀AUTOSAR,而不是上來就直接講技術實操。我個人認為原作者的觀點非常值得大家去深思,不妨跟著老師提出的問題一起深入淺出的去看文章,邊看邊去想問題的答案,你一定會有收穫的。

AUTOSAR自面世以來,從半導體工業、工具和軟體廠商、零部件供應商到汽車製造商本身,整個汽車領域內的利益相關方都給予該標準積極的支持。

2008年,寶馬集團成為首家將AUTOSAR汽車開放系統架構應用於量產車的汽車製造商。十年以後的今天,AUTOSAR已經普遍應用於量產汽車,但要論是否能熟練應用AUTOSAR,我們還面臨很多難題。

據統計,一輛高檔的汽車其內部的代碼量差已經超過了1kw行,超過上百個ECU。而隨著顧客對功能需求的增加,以及整車廠對顧客需求的滿足,這個數字還會不斷的增加。日益增加的功能需求與軟體複雜度之間似乎有一個不可逾越的橫溝!

本篇連載的主題為「熟練掌握AUTOSAR」。筆者認為這是一個相當有深度有難度的主題,但這也是一個機會,讓我們從技術面和應用面來(不側重非技術方面,否則將更難以討論)重新審視AUTOSAR的意義。同時,本篇連載也反映了來自很多用戶和JasPar AUTOSAR標準化組WG等相關人員的意見。筆者希望能夠竭盡所學,將AUTOSAR的導入和操作的經驗分享給大家。

本篇連載筆者規划了4~5篇的原稿。如果朋友們有更多想要了解相關內容,筆者會在繼續追加更新。(所以,歡迎各位朋友評論留言,告知我們你想了解的內容噢!)

— AUTOSAR的近況和趨勢 —

本想直接進入主題,提筆之際,筆者意識到了「改變」的重要性。AUTOSAR已經經歷了幾次的迭代:

第一階段(2004-2006):標準基本開發時期(版本1.0.2.0和2.1)

第二階段(2007-2009):體系和方法相關方面擴展(版本3.0,3.1和4.0)

第三階段(2010-2013):可維護性和可選擇性的改進(版本3.2,4.1和4.2)

特別是第二階段,這是一次重大的變化。筆者認為,作為AUTOSAR標準的用戶,對AUTOSAR標準的看法是否會發生變化,還要看AUTOSAR標準是否會再繼續變更。

因此,在本連載的第1篇中,簡要地介紹一下AUTOSAR的現狀和趨勢。

— Classic Platform(CP)和Adaptive Platform(AP) —

關於AUTOSAR的誕生背景以及在過去幾年裡的成就,在此不多贅述,有興趣的朋友可也翻閱牛喀網的歷史文章,有多篇文章有涉及到相關話題。

ECU(電子控制單元)分類的方法有很多。從用於ECU的軟體平台的角度來看,筆者認為它們通常分為兩種類型:基於信息娛樂的ECU和傳統的基於控制的ECU。然而,近幾年來,ADAS和AD的快速發展導致了具有不同特性的ECU的出現,與此相對應的自適應平台AUTOSAR(AP)應運而生(表1)。

傳統控制系統ECU基於ADAS/AD的ECU娛樂信息ECU實時性要求高中低預期安全要求ASIL DASIL B以上QM演算能力要求低中~高高動態部署支持不需要需要

表1從軟體平台角度分析了ECU及其各自的特性,部分由筆者根據AUTOSAR數據添加。

* 1)表中關於AP的預期安全要求(但不限於安全方面),會根據今後AP使用方式(對軟體平台的市場需求)的變化而變化,業內已有許多人士認為ASIL B的安全等級遠遠不夠。

2018年,為了迎合未來汽車智能化、網聯化的需求,AUTOSAR聯盟推出了一個全新的平台,將AP加入到原有的AUTOSAR平台中,形成自適應AUTOSAR平台(AUTOSAR Adaptive Platform,AP),並於2018年10月迎來了適用於面向量產的首次發布,另外還將原有平台更名為經典AUTOSAR平台。

AP能夠應對CP難以適用的領域。例如,在動態部署方面追求較高自由度的信息娛樂*2)和通信領域,以及各種類型的商務現貨供應(COTS)和開源軟體(OSS)被。。。

※2)雖然有部分工程師認為AP並沒有包括信息娛樂ECU,但這並不意味著完全沒有涉及。 此外,AP R17-10 SWS通信管理中也有對信息娛樂ECU的引用。

以上所提及的領域,由於其特性,需要基於POSIX OS來操作,話雖如此,但是從安全方面去考慮,其在使用上的限制比一般的信息娛樂ECU還更為嚴格。

圖1 AUTOSAR R17-10時期的軟體構造圖

— 持續擴展的Classic Platform —

與此同時,面向傳統ECU的AUTOSAR也在不斷改進,並有了一個新的名稱Classic Platform AUTOSAR。

在CP R4.2.x中,重點改進了通信服務層的性能,完成改進了以下功能:

支持通過乙太網(EthSwt)和CANFD來實現大量數據量的通信CAN FD;導入了針對大數據量通信的E2E Transformer(E2EXf)通信技術,由此提高了Large Data交換(LdCom)的效率;將Sender/Receiver通信的序列化,支持SOME / IP(ComXf,SomeIpXf),支持通信端的安全保護(SecOC),改進診斷相關設計信息的交換(Diagnostic Extract,DEXT),藉助通信支持全球時間同步(TSyn)等等。

在CP R4.3.x中,則首次引入了V2X通信的支持,並將AUTOSAR的加密功能擴展到完整的加密保護堆棧:Crypto Service Manager、加密介面和加密驅動程序,支持比使用SOME / IP(SomeIpTp)傳輸接收還更長的數據(SOME/IP數據處理擴展)。此外,還已提取了各種協議規範作為Foundation的一部分,稍後將對這部分進行講解。

幾乎每個版本的迭代變化,都在做「加法」,功能不斷擴展,例如,變更架構、功能增加以及方法論相關的改進。但其實也不乏一些「減法」,比如一些BSW已經在迭代的過程中被淘汰了(Cal,DBG)。

2018年10月,R4.4.0發布。筆者也參與了修訂的審查工作(重點在與通信相關的條目上)。

R4.4引入很多Topic,主要是 Focus 在對AUTOSAR Artifact上面(Formal Model Query、Blueprint Derivation Mechanisms,ASAM Units,Logical Execution Time)。除此以外,通信相關的 Topic 也引入了(LIN Slave Support, Bus Mirroring, Transport Layer Security);通過 Security Extentions 構建安全的 ECU 和 Secure Cars,在此方面,採取了很多措施;

為了能夠兼容 CP 和 AP 平台的 EndtoEnd Safety 機制、網路管理、通信時間同步機制,做了很多提升;

對 Classic AR 平台,頭文件結構做了一些 Cleaning up;

圖2 AUTOSAR CP 在R4.3.1時期的軟體構造(紅色模塊從R4.2.2以後被添加或刪除)。

— Foundation —

AP和CP並不是完全獨立的。例如,基於AP的ECU和基於CP的ECU可以連接到同一個網路,因此二者均需要與各種通信協議兼容。除此之外,在系統設計信息等交付形式上,若AP/CP也沒有達成一致的話,將會有更多的麻煩,特別是對車企一方來說,他們的管理會變得更加複雜。所以,AP和CP之間還是有很多共同點的!

把這些共同的部分截取出來,我們將其定義被稱為Foundation (FO)標準組。

圖3 2017年年末時,FO/CP/AP之間的關係,筆者根據AUTOSAR數據製作。

— AUTOSAR的未來發展 —

正如筆者所言,AUTOSAR的修訂仍未停止。

時至今日,AUTOSAR標準化的大多數成員和實際用戶依然認為,AP不會取代CP,它們是互補的。此外,CP的修訂並不會因為AP的出現而停止。現在,我們還在積極地擴展和改良V2X/車載乙太網等等的相關標準。同時,我們還在討論如何改善多核系統的可操作性。

*3)AUTOSAR的修訂也不是隨時都能進行的,將來,除非是修訂一些不會影響與舊版本兼容的微小更改和錯誤修復,否則應該是不會再更改了。

有人說「如果AP已經更改到足夠好,那麼可以完全取代CP。」事實上,這是有可能的,只是在實踐中仍有許多問題有待解決。舉個非常簡單的例子,AP還需要大幅縮短它的啟動時間。

因此,筆者認為,AP能完全取代CP這種觀點是有道理的,完全否定這個觀點就太偏激了。人們認為,只要有足夠的時間,就能解決諸如此類的問題。筆者表示很樂意能把這些觀點變為現實,但必須要向市場傳達這樣需求和期望,這樣才能拿到更多的投資,以便於研究和修訂的繼續。* 4)。

*4)筆者的真心話:「靠嘴沒用,要靠人力和財力。」

筆者認為,去思考「對於難題我們能做些什麼去解決」這個問題對我們來說更為重要。不要總是說「不可能」「還沒得到解決」,應該更多的去考慮如何才能實現需求,應該去考慮是暫時觀望一段一時間還是積極地去支持,如果你想要去出一份力,那麼還可以思考一下你能做是什麼。

「不管這是誰說的,都不可輕信。」「根據目前的判斷和情報,這是不能長期有效的。」抱有這樣的想法是理所當然的。但筆者認為,最重要的是,我們能去多關注和參與AUTOSAR標準化的會議,一起研究討論如何去改進標準。

以上內容是對AUTOSAR的現狀及其未來發展的簡要介紹。筆者本來還想詳細介紹一些關於未來新主題/新篇幅的信息。

但是,CP AUTOSAR被大量應用於開發,學習CP AUTOSAR已經是「當下「的事情了。對於大多數人來說,以CP為中心的回顧或許更有好處吧!所以,筆者計划下篇從CP AUTOSAR開始談起。

首先,我們先來看看以下這幾個關於使用AUTOSAR的問題:

問題1:你認為AUTOSAR的工作是否有「終點」?

問題2:僅僅是是「追上」標準你認為夠了嗎?

問題3:標準是否「束縛「了太多開發工作呢?

下篇開始,我們會帶著這些問題為大家說明「如何使用AUTOSAR「。

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