聊聊AUTOSAR开发的方法论

聊聊AUTOSAR开发的方法论 欢迎张工的文章，关于AUTOSAR开发方法论的介绍。AUTOSAR由三部分构成：软件架构，方法论和模板，软件接口。大家对AUTOSAR的分层架构都有很多认识，知道AUTOSAR的分层架构：应用软件层，RTE层，基础软件层。本文对AUTOSAR的方法论进行简单介绍，让大家初步认识AUTOSAR的开发流程。AUTOSAR的开发方法是基于虚拟功能总线的开发方法。AUTOSAR系统架构中，软件组件的交互是基于虚拟功能总线(Virtual Function Bus, VFB )进行的。在VFB上，软件组件之间通过端口(Port)交互，Port的类型由接口(Interface)定义。接口控制了软件组件间通讯的内容和语义。Port和Interface的组合被称为AUTOSAR Port Interface。VFB使得设计者在设计软件组件时不必考虑它们会被分配在哪个ECU上，也不必考虑网络拓扑结构和ECU在车辆网络中如何通讯。这就意味着，通过VFB，在车辆ECU间的电气架构确定之前，就能够确定系统的整个功能。所以在VFB设计阶段，不需要关心软件组件间的真实通讯方式，只需要在VFB上实现通讯即可，其他事情都可交给系统配置来做。如上图所示，在VFB设计阶段，应用层中的软件组件都通过VFB相互连接起来。然后，在系统配置阶段，软件组件被映射到了不同的ECU上。这样VFB就变为了同一个ECU上的本地通讯和跨ECU网络通讯。最后，以一个ECU为单位进行配置。而软件组件间的接口与软件组件与BSW之间通讯的接口由RTE来实现。AUTOSAR需要为系统开发的流程制定一种普遍适用的技术路线，这就是AUTOSAR方法论。AUTOSAR方法论不仅涵盖了从VFB设计到生成代码软件集成之间的所有步骤，还包括了标定、存储映射和数据保护等方法。其不仅规定了每一个步骤的行为，还规定了各步骤之间的衔接方式。上图展示了AUTOSAR方法论的整体工作流程，其中包括了从VFB设计到软件集成的各个阶段，这些阶段有：A.建立抽象系统描述建立抽象系统描述就是对整个系统建立一个抽象或功能性的视角。在AUTOSAR方法论中这一阶段是可以跳过的，因为这一阶段并不有任何实质性的产物。但是为使接下来的几个阶段更为有效，少走回头路，在实际的开发过程中还是要保留。这一阶段需要做的有：确定VFB中有哪些接口、模式、数据类型、软件组件、集合、软件组件约束（哪几个软件组件放在一个ECU上）和整个系统架构。在这一步中需要思考整个功能架构，即提出需求，再根据系统约束进行分析，最后得出一个合理的、高效的系统架构，为后几个阶段指明方向。B.建立VFB系统描述在这一阶段中，就是根据前一阶段制定好的大方针做具体工作。所有的软件组件设计都是基于VFB的，所以在此时还没有ECU的概念，所有的软件组件都放在一起开发。整个功能描述独立于任何的ECU和网络。这一阶段需要做的有：具体设计VFB中的接口、模式、数据类型、软件组件及其定时。在这一步做完之后，其实整个VFB就可以确定了，即有哪些软件组件，这些软件组件互相之间的关系是怎么样的，它们之间通讯的语法和语义又是如何。C.开发软件组件这一阶是基于上个阶段来操作的，即整个VFB框架已经搭好了，就只需向软件组件内填充内容了。填充的内容具体有：运行实体、事件、数据访问点和内部变量(Inter-Runnable Variables, IRV)等。需要注意的是，在这里设计的软件组件不仅是应用软件组件，还包括ECU抽象层软件组件、复杂驱动软件组件和传感器/执行器软件组件。软件组件内部设计一旦完成，那就可以通过RTE生成器（合同阶段）来生成头文件。如果采用的是手写代码开发控制算法的话，这些头文件则必不可少；如果采用建模的方法来建立控制算法的话，合同阶段也能验证VFB及软件组件内部设计的正确性。软件组件的实现独立于ECU的配置，这是AUTOSAR方法论的主要特征D.开发系统和子系统在系统设计阶段，最重要的是知道系统的拓扑结构和ECU资源，即有几个ECU，各ECU间是怎样通讯的，它们通讯的形式和内容是怎样的，ECU上有哪些资源，芯片引脚信息等等。这些内容应该在第一阶段中就应该定义好了，对于系统开发来说，这些就是必要的输入。当这些内容输入到系统后，就可以将软件组件映射到ECU，并且将应用层的数据映射到总线上的信号，此时系统就建立好了。当系统建立完毕后，可以建立系统抽象，为开发子系统提供基础。子系统是在系统抽象的基础上构建的，子系统可以在系统抽象上进行更改。例如，重新构建软件架构，将原本映射到一个ECU上的软件组件，映射到两个ECU上。这一阶段的最后一部是建立ECU提取物，ECU提取将系统中关于这一ECU有关的信息提取出来，这也为接下来针对每个ECU的配置工作提供了基础。E.开发BSW在这个阶段中是要定义BSW的内部行为，而不是BSW的配置。因为基础软件模块独立于VFB，他们可以在任一阶段被开发，该部分是由AUTOSAR工具链供应商提供。F.软件集成软件集成是也是以ECU为单位的。在AUTOSAR概念中，一个ECU就意味着一个微控制器加上外围电路和软件配置，因此，每个微控制器都需要ECU配置。在这一阶段首先需要进行RTE配置。RTE的配置包括建立OS任务，并将运行实体映射到OS任务