Τι είναι το AUTOSAR: Αρχιτεκτονική και οι εφαρμογές του

Σε συστήματα αυτοκινήτων , η ηλεκτρονική ή ηλεκτρική πολυπλοκότητα αυξάνεται. Σε ένα σύγχρονο όχημα, διαθέτουν πάνω από 100 μονάδες ελέγχου κινητήρα που είναι γνωστές ως ECU. Κάθε ECU περιλαμβάνει έναν αριθμό λειτουργιών που πρέπει να επαναδιατυπώνονται συχνά από το μηδέν μόλις αλλάξει το υλικό όπως ο επεξεργαστής. Είναι πολύ σημαντικό για τα αυτοκίνητα να κάνουν το λογισμικό εφαρμογών ανεξάρτητο με τη βοήθεια του υλικού του. Για να επιτευχθεί αυτό, οι βασικές λειτουργίες εκτελούνται στο AUTOSAR για τη δημιουργία και τη δημιουργία μιας ανοιχτής αρχιτεκτονικής λογισμικού που προορίζεται για μονάδες ελέγχου κινητήρα αυτοκινήτων. Αυτό το άρθρο ασχολείται με μια επισκόπηση του AUTOSAR.

Εισαγωγή στο Autosar

Το AUTOSAR αναπτύχθηκε από διαφορετικά αυτοκίνητο κατασκευαστικές εταιρείες το 2003 όπως οι BMW, Continental AG, Daimler-Benz, Robert Bosch GmbH, Siemens VDO, για τη δημιουργία μιας ανοικτής βιομηχανικής-τυποποιημένης αρχιτεκτονικής για ηλεκτρικές και ηλεκτρονικές συσκευές σε ένα αυτοκίνητο. Τον ίδιο Νοέμβριο, η διάσημη εταιρεία αυτοκινήτων όπως η Ford έγινε μέλος του Core Partner. Τον Δεκέμβριο, η Toyota Motor Corporation & Groupe PSA έγινε μέλος. Τον Φεβρουάριο του 2008, μετά την απόκτηση της Siemens VDO Company μέσω της Continental, τότε έπαψε να είναι αυτόνομος βασικός συνεργάτης της AUTOSAR.

Το 2003, η AUTOSAR κυκλοφόρησε τέσσερις μεγάλες αρχιτεκτονικές λογισμικού για τις αυτοκινητοβιομηχανίες. Το έργο AUTOSAR μπορεί να χωριστεί σε 3 φάσεις. Στη φάση-1 από το 2004 έως το 06, έγινε η βασική ανάπτυξη, στη φάση-2 από το 2007 έως το 09 η βασική ανάπτυξη επεκτάθηκε τόσο στην αρχιτεκτονική όσο και στη μεθοδολογία. Στη φάση-3 από το 2010 έως το 13, η προστασία και οι προτιμώμενες βελτιώσεις μπορούν να γίνουν. Το έργο της προσαρμοστικής πλατφόρμας ξεκίνησε το έτος 2016 και οι κύριες αναπτυξιακές δράσεις δημοσιεύθηκαν τελικά σε μια συνδυασμένη κυκλοφορία του Classic, Adaptive & Foundation του AUTOSAR.

Τι είναι το AUTOSAR;

Ο όρος AUTOSAR σημαίνει 'Automotive Open System Architecture'. Είναι τυποποιημένο καθώς και ανοιχτή αρχιτεκτονική λογισμικού αυτοκινήτων. Αυτή η αρχιτεκτονική υποστηρίζει τις διεπαφές στο λογισμικό εφαρμογών και τις βασικές λειτουργίες του οχήματος. Επίσης, βοηθά στην καθιέρωση οικείας αρχιτεκτονικής λογισμικού του συστήματος ελέγχου κινητήρα για όλους τους συνεργάτες της AUTOSAR.

Το AUTOSAR χρησιμοποιείται για την παροχή εγγενών πλεονεκτημάτων στους συνεργάτες για τον χειρισμό πιο πολύπλοκων ηλεκτρικών και ηλεκτρονικών συστημάτων σε ένα όχημα όπως η απλή ενσωμάτωση, η εναλλαγή των λειτουργιών εντός του σύνθετου δικτύου ελέγχου κινητήρα (ECU) & για τον έλεγχο του κύκλου ζωής ολόκληρου του προϊόντος

Αυτή η αρχιτεκτονική λογισμικού αυτοκινήτων αναπτύχθηκε από κοινού μέσω διαφορετικών κατασκευαστών αυτοκινήτων, προγραμματιστών εργαλείων και προμηθευτών. Αυτή η πλατφόρμα θα ενισχύσει τις λειτουργίες ενός οχήματος στην αυτοκινητοβιομηχανία χωρίς να ενοχλεί το υπάρχον μοντέλο.

Η μονάδα ελέγχου κινητήρα του αυτοκινήτου περιλαμβάνει τα ακόλουθα χαρακτηριστικά

• Μια ισχυρή διεπαφή με το υλικό όπως ενεργοποιητές και αισθητήρες
• Διεπαφή με συστήματα διαύλου εντός του οχήματος
• Συμπεριλάβετε μικροελεγκτή 16/32 Bits
• Εσωτερική ή εξωτερική μνήμη Flash
• Σύστημα σε πραγματικό χρόνο

Αρχιτεκτονική Autosar με Παράδειγμα

Η αρχιτεκτονική επιπέδου AUTOSAR υποδιαιρεί το λογισμικό σε πέντε επίπεδα. Στην αρχή, παρατηρούμε ένα χαρακτηριστικό μοντέλο βασισμένο σε OSI, το οποίο εξηγεί την ιεραρχική διάταξη του λογισμικού AUTOSAR. Για αυτόν τον λόγο, υποδιαιρείται σε τρία μέρη όπως το βασικό λογισμικό, το περιβάλλον χρόνου εκτέλεσης και το επίπεδο εφαρμογών. Σε κάθε επίπεδο, αφαιρούνται ορισμένες ενότητες λογισμικού και αυτά τα επίπεδα επικοινωνούν μέσω διεπαφών.

Αρχιτεκτονική AUTOSAR

ο διαφορετικά επίπεδα αρχιτεκτονικής AUTOSAR εκτελείται σε έναν μικροελεγκτή όπως ένα επίπεδο εφαρμογής, RTE (περιβάλλον χρόνου εκτέλεσης), επίπεδο υπηρεσίας και BSW (βασικό λογισμικό) κ.λπ. Κάθε επίπεδο περιλαμβάνει προκαθορισμένες λειτουργικές μονάδες και υπηρεσίες για να καταστήσει το λογισμικό εφαρμογών αυτόνομο από τη μονάδα ελέγχου κινητήρα.

Επίπεδο εφαρμογής

Το πρώτο επίπεδο της αρχιτεκτονικής AUTOSAR είναι το επίπεδο εφαρμογής που υποστηρίζει την εφαρμογή προσαρμοσμένων λειτουργιών. Περιλαμβάνει στοιχεία λογισμικού, καθώς και πολλές εφαρμογές για την εκτέλεση ακριβών εργασιών σύμφωνα με τις οδηγίες.

Αυτό το επίπεδο περιλαμβάνει τρία στοιχεία όπως λογισμικό εφαρμογών, θύρες λογισμικού και διεπαφές θύρας. Για αυτά τα στοιχεία, η αρχιτεκτονική διασφαλίζει τυποποιημένες διεπαφές εντός του επιπέδου εφαρμογής. Τα στοιχεία λογισμικού αυτού του επιπέδου θα βοηθήσουν στη δημιουργία εύκολων εφαρμογών για την υποστήριξη των λειτουργιών του οχήματος.

Η αλληλεπίδραση μεταξύ αυτών των στοιχείων μπορεί να επιτραπεί μέσω ακριβών θυρών με εικονικό Function Bus. Αυτές οι θύρες θα διευκολύνουν την αλληλεπίδραση μεταξύ BSW του AUTOSAR & των στοιχείων του λογισμικού.
Αυτή είναι μια επισκόπηση της αρχιτεκτονικής του AUTOSAR και υποστηρίζει προμήθειες σε πραγματικό χρόνο και περιορισμούς ασφαλείας. Ανάλογα με το MCU, η τυπική πλατφόρμα υποστηρίζει διαφορετικές εφαρμογές, όπως ασφάλεια και δικτύωση, επιτρέποντας στις μονάδες ελέγχου κινητήρα του οχήματος να έρχονται σε επαφή με αισθητήρες και ενεργοποιητές του οχήματος.

RTE (Περιβάλλον χρόνου εκτέλεσης)

Το RTE είναι ένα επίπεδο μεσαίου λογισμικού που παρέχει υπηρεσίες επικοινωνίας στα εξαρτήματα λογισμικού του AUTOSAR & οι εφαρμογές περιλαμβάνουν αισθητήρα AUTOSAR ή μέρη ενεργοποιητή. Ο κύριος σκοπός αυτού είναι να κάνει τα εξαρτήματα λογισμικού ανεξάρτητα για τη χαρτογράφηση σε ένα ακριβές σύστημα ελέγχου κινητήρα.

Τα κύρια χαρακτηριστικά του RTE περιλαμβάνουν τα ακόλουθα.

• Είναι ειδικά για το σύστημα ελέγχου του κινητήρα και την εφαρμογή.
• Δημιουργείται για κάθε μονάδα ελέγχου κινητήρα.
• Η διεπαφή του είναι εντελώς ανεξάρτητη από τη μονάδα ελέγχου κινητήρα.

Επίπεδο υπηρεσίας

Αυτό είναι το κύριο επίπεδο λογισμικού που παρέχει διαφορετικές λειτουργίες όπως τα ακόλουθα.

• Λειτουργικό σύστημα
• Υπηρεσία μνήμης
• Επικοινωνία δικτύου για όχημα
• Κατάσταση διαχείρισης της μονάδας ελέγχου κινητήρα
• Υπηρεσία επίλυσης προβλημάτων

Αυτό το επίπεδο παρέχει βασικές ενότητες και υπηρεσίες λογισμικού για διαφορετικές εφαρμογές.

Τα κύρια χαρακτηριστικά του επιπέδου υπηρεσίας περιλαμβάνουν τα ακόλουθα.

• Ειδικό για MCU ( μονάδα μικροελεγκτή ) και ένα στοιχείο υλικού ECU
• Η διεπαφή αυτού είναι ανεξάρτητη τόσο για ECU όσο και για MCU

BSW (Βασικό λογισμικό)

Το βασικό επίπεδο λογισμικού περιλαμβάνει τρία επίπεδα, δηλαδή

• Επίπεδο αφαίρεσης ECU
• Πολύπλοκοι οδηγοί
• MCAL (στρώμα αφαίρεσης μικροελεγκτή)

Επίπεδο αφαίρεσης ECU

• Η διασύνδεση με το στρώμα αφαίρεσης μικροελεγκτή και το εξωτερικό πρόγραμμα οδήγησης συσκευής παρέχει κυρίως δικαίωμα εισόδου σε συσκευές που βρίσκονται μέσα εκτός του MCU.
• Η διεπαφή προγραμματισμού εφαρμογών χρησιμοποιείται για διασύνδεση με MCU.
• Ο κύριος σκοπός αυτού του επιπέδου είναι να δημιουργήσει ένα ανώτερο επίπεδο λογισμικού ανεξάρτητο για τη διάταξη υλικού της μονάδας ελέγχου κινητήρα.

Τα κύρια χαρακτηριστικά του στρώματος αφαίρεσης ECU περιλαμβάνουν τα ακόλουθα.

• Η τοποθέτηση μπορεί να εξαρτάται από το υλικό του ECU ενώ είναι ανεξάρτητο από το MCU
• Η διεπαφή υψηλής τάξης μπορεί να είναι ανεξάρτητη για μονάδες υλικού MCU & ECU

Πολύπλοκοι οδηγοί

Αυτά τα επίπεδα χρησιμοποιούνται για πολλαπλές λειτουργίες που δεν είναι διαθέσιμες σε άλλα επίπεδα. Αυτό το επίπεδο μπορεί να έχει άμεση πρόσβαση στο MCU. Τα κύρια παραδείγματα είναι ο έλεγχος ηλεκτρικών τιμών, έλεγχος έγχυσης , ανίχνευση αύξησης θέσης κ.λπ.

Ο κύριος σκοπός είναι η εκπλήρωση συγκεκριμένων λειτουργιών & αναγκών χρονισμού που επιθυμούν να λειτουργούν σύνθετοι αισθητήρες καθώς και ενεργοποιητές.

Τα κύρια χαρακτηριστικά των σύνθετων προγραμμάτων οδήγησης περιλαμβάνουν τα ακόλουθα.

• Η τοποθέτηση εξαρτάται εξαιρετικά από ECU, MCU κ.λπ.
• Η διασύνδεση υψηλής τάξης μπορεί να τοποθετηθεί και να τυποποιηθεί με βάση τη διεπαφή του AUTOSAR

MCAL (στρώμα αφαίρεσης μικροελεγκτή)

Αυτή η ενότητα λογισμικού είναι προσβάσιμη απευθείας σε περιφερειακά τσιπ MCU & εξωτερικές συσκευές που έχουν χαρτογραφηθεί με μνήμη. Ο κύριος σκοπός είναι να δημιουργηθεί ένα υψηλότερο επίπεδο λογισμικού ανεξάρτητο για MCU.

Τα κύρια χαρακτηριστικά του MCAL περιλαμβάνουν τα ακόλουθα.

• Η τοποθέτηση εξαρτάται από το MCU
• Η διεπαφή υψηλής τάξης δεν εξαρτάται από το MCU.

Στόχοι του AUTOSAR

Οι κύριοι στόχοι του AUTOSAR περιλαμβάνουν τα ακόλουθα.

• Ενεργοποίηση της απόλυσης
• Οι λειτουργίες από ένα ECU σε άλλο ECU μπορούν να γίνουν εντός του δικτύου
• Συντηρησιμότητα καθ 'όλη τη διάρκεια του κύκλου ζωής του προϊόντος
• Ενσωμάτωση λειτουργικών ενοτήτων από πολλούς προμηθευτές
• Αυξημένη χρήση υλικού COTS.
• Ενημερώσεις λογισμικού καθ 'όλη τη διάρκεια ζωής του αυτοκινήτου.
• Επεκτασιμότητα σε διάφορα αυτοκίνητα
• Υλοποίηση βασικών λειτουργιών όπως μια τυπική βασική λύση σε ολόκληρη τη βιομηχανία
• Απαιτήσεις ασφάλειας

Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα του AUTOSAR

Τα πλεονεκτήματα του AUTOSAR περιλαμβάνουν τα ακόλουθα.

• Η κοινή χρήση λογισμικού μπορεί να είναι δυνατή μεταξύ διαφορετικών εταιρειών
• Επαναχρησιμοποίηση του στοιχείου λογισμικού
• Η βασική αρχιτεκτονική λογισμικού είναι πολυεπίπεδη.
• Συνοχή διεπαφών
• Διαλειτουργικότητα
• Ο κωδικός λογισμικού μπορεί να επαναχρησιμοποιηθεί.
• Η ευελιξία του σχεδιασμού είναι μεγαλύτερη
• Το κόστος και ο χρόνος ανάπτυξης θα μειωθούν
• Η αποτελεσματικότητα μπορεί να αυξηθεί κατά τη λειτουργική ανάπτυξη
• Η διαφάνεια και οι ξεχωριστές διεπαφές θα επιτρέψουν νέα επιχειρηματικά μοντέλα.

Τα μειονεκτήματα του AUTOSAR περιλαμβάνουν τα ακόλουθα.

• Περίπλοκο
• Αρχική επένδυση
• Καμπύλη εκμάθησης

Εφαρμογές του AUTOSAR

Οι εφαρμογές της αρχιτεκτονικής Autosar περιλαμβάνουν τα ακόλουθα.

• Ψυχαγωγία
• Αισθητήρες όπως το LIDAR και το RADAR
• Προγνωστική συντήρηση
• Εξηλεκτρισμός
• Λειτουργίες ADAS με κάμερα
• v2x
• Ενημερώσεις χάρτη
• Εφαρμογές αυτοκινήτων

Συχνές ερωτήσεις

1). Τι είναι το AUTOSAR;

Η αρχιτεκτονική ανοικτού συστήματος αυτοκινήτου είναι ένα είδος αρχιτεκτονικής λογισμικού αυτοκινήτων, η οποία αναπτύσσεται από διαφορετικούς προμηθευτές, κατασκευαστές αυτοκινήτων κ.λπ.

2). Ποιος είναι ο σκοπός του AUTOSAR;

Αυτό επιτρέπει τη χρήση ενός σχεδιασμού λογισμικού που βασίζεται σε ένα συστατικό μοντέλο για ένα σύστημα οχημάτων.

3). Είναι το AUTOSAR ένα λειτουργικό σύστημα;

Όχι, αλλά έχει προδιαγραφές για το λειτουργικό σύστημα.

4). Ποιος είναι ο ρόλος της RTE στο AUTOSAR;

Χρησιμοποιείται για την παροχή υπηρεσιών υποδομής για να επιτρέπεται η επικοινωνία μεταξύ των στοιχείων λογισμικού που έχουν πρόσβαση σε θεμελιώδεις ενότητες λογισμικού όπως το λειτουργικό σύστημα & επικοινωνιακή υπηρεσία.

5). Ποια είναι τα επίπεδα της αρχιτεκτονικής AUTOSAR;

Υπάρχουν τρεις τύποι επιπέδων όπως το RTE, το επίπεδο υπηρεσίας και το βασικό λογισμικό.

6). Ποιος ανέπτυξε αυτήν την αρχιτεκτονική AUTOSAR;

Αναπτύσσεται από προγραμματιστές εργαλείων, προμηθευτές αυτοκινήτων και τους κατασκευαστές του.

7). Πώς να μάθετε το AUTOSAR;

Αρχικά, μάθετε τα βασικά από έμπειρα άτομα και ξεκινήστε να κάνετε έργα για την ανάπτυξη των ECU ανάλογα με την αρχιτεκτονική του. Επιπλέον, κάντε μερικά δείγματα στο Matlab και ακολουθήστε τον κώδικα που δημιουργήθηκε.

Επομένως, αυτό είναι όλο μια επισκόπηση του AUTOSAR . Πρόκειται για μια τυποποιημένη αρχιτεκτονική λογισμικού αυτοκινήτων, η οποία αναπτύχθηκε από διάφορους προμηθευτές, κατασκευαστές αυτοκινήτων. Ο κύριος στόχος αυτού είναι η δημιουργία ενός επιπέδου μεταξύ του λογισμικού εφαρμογών και του υλικού ECU. Επομένως, αυτό το λογισμικό είναι κυρίως ανεξάρτητο από τυχόν προτιμώμενους μικροελεγκτές, καθώς και από έναν κατασκευαστή αυτοκινήτων, ώστε να μπορεί να επαναχρησιμοποιηθεί για ορισμένα μεμονωμένα συστήματα μονάδων ελέγχου κινητήρα. Εδώ είναι μια ερώτηση για εσάς, ποια είναι η πλήρης μορφή του AUTOSAR;