基于AutoSAR的汽车电子控制系统嵌入式软件开发

基于AutoSAR的汽车电子控制系统嵌入式软件开发

【摘要】汽车电子控制系统的复杂化以及硬件配置的多样性，嵌入式软件的兼容性与可靠性开发成为汽车行业普遍关注的问题。AUTOSAR体系标准对汽车相关系统的开发构建了标准化模型，在实际应用中仍处于不断研发与改进阶段，文章结合AUTOSAR的架构特点，来分析其在嵌入式软件开发中的应用。

【关键词】AutoSAR;汽车电子控制系统;嵌入式软件;开发

一、引言

目前，汽车研发与生产所利用现代硬件与软件整合技术越来越多，整天电子控制系统对嵌入式软件的依赖度越来越高。由于汽车电子硬件系统的多样性，ECU软件的开发收到硬件配置的制约，相关约束条件的更新都会导致程序的重新编写和调试。因此，如有一套统一标准规范的行业体系来规范ETU的相关联系开发。AUTOSAR体系结构是现阶段正被内外广泛采用的标准软件框架，其独立于汽车物理硬件的软件开发标准，为汽车电子产品之间的通用提供了可行性。

二、AUTOSAR的涵义以及在嵌入式软件开发中发挥的作用

1.AUTOSAR简介

AUTOSAR是由全球汽车生产行业所共同制定的开发性的系统框架标准。其实现的主要功能包括规范ECU开放式嵌入软件结构，定义统一的软件模块接口等多个方面。AUTSAR为分布式系统控制软件开发开辟的新的方法，此方法以基于模型和分布式系统描述开始，最终实现代码的自动生成以及可重复性程序调试。同时，AUTOSAR也定义了相关的硬件平台标准。

2.作用性

（1）AUTOSAR所制定软件模型规范，很大程度上简化了各个ECU的开发流程，实现了软件和硬件模块的部分通用性，设计层面的可交流性缩短了产品的研发周期，提高了汽车控制系统嵌入式软件的可靠性，有效的降低了研发和整车成本，为汽车生产厂商提供了更高的经济效益。

（2）AUTOSAR体系所体现的可靠性：

①有效控制错误事件的扩散。

②一旦发生故障，能及时的实现对其他系统的隔离保护。

③对关键数据的可靠性保护。

其中前两点是对汽车电子操作系统所提供的保障，第三点是针对非易失性存储。

三、AUTOSAR体系结构

基于AUTOSAR的汽车ECU架构如图1所示：

图1 AUTOSAR体系结构

1.微控制器抽象层

这一层是典型的物理设备的抽象，包含了汽车硬件设施的驱动程序，同时能够模型部分微型控制器无法实现的服务功能。

2.ECU抽象层

ECU抽象层，以相关ECU设备为基础，为其实现的外围服务功能提供相关的驱动程序。

3.服务层

服务层为汽车电子系统提供各种服务性控制，其中包括网络连接、车载视听系统、移动通信以及内存管理等方面，其实现的功能大多独立于汽车硬件架构。

4.运行时环境

运行环境RTE层是整个AUTOSAR体系结构的核心，实现了应用软件与基础软件的体系分割，其负责应用软件之间以及应用软件与基础软件之间的数据交换。RTE层的存在实现了对应用软件模块的重用。同时，由于RTE对相关的外围接口进行了预定义，为软件的嵌入提供了极大的可行空间。

四、基于AUTOSAR的嵌入式软件开发流程

AUTOSAR框架体系在规范ECU标准的同时，也定义了相关软件模块的开放方式。这就在软件开发的早期调试中提供了更多的标准性参考，同时采用标准的软件模块简化了开发流程，确保了嵌入式软件运行的可靠性。AUTOSAR为了保证开发过程中相关标准的通用性，定义了基于XML的文件格式。其具体嵌入式软件开发流程如图2所示：

图2 嵌入式软件开发流程

1.输入描述

（1）软件架描述。主要描述独立于汽车硬件配置的软件特性，包括：硬件

资源需求、软件的通用特点、内部框架的构建、通信协议等，并通过开发工具生成标准描述文档。

（2）硬件资源描述。描述独立于软件架构的硬件信息，包括：工作状态、通用特性、信号传输路径等，并通过开发工具生成标准文档。

（3）系统描述。主要实现整车需求信息的描述，包括电源系统、软件架构与硬件信息映射、消息矩阵等方面，并通过开发工具生成标准描述文档。

2.系统配置

解决输入描述阶段的文档数据，进行系统设置反复调试与，目的是生成标准系统配置文档以及各个ECU的相关描述文档。

3.ECU配置

通过系统配置阶段生成的ECU描述文档，结合RTE运行环境的具体配置资源数据，建立标准的ECU配置文档。

4.ECU软件生成

此阶段需要结合确立的标准ECU配置文档，通过AUTOSAR资源配配置标准通过配置工具开发以及调试并最终生成可应用的ECU软件。如果1，2，3阶段的文档信息发生表更，需要对ECU软件生成结构进行重新校正，以实时的更新ECU软件。最后，将生成的ECU软件进行硬件运行环境的实际测试，如果嵌入软件出现不兼容现象或者相关硬件资源有更新，则需要对ECU软件进行校正优化和适应性调整。

参考文献

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[2]胡琦，李红，赵民德，吴锋，姚栋伟，方正.基于AUTOSAR的电控汽油机ECU软件设计与实现[J].浙江大学学报（工学版），2011（06）.

[3]阴晓峰，刘武东.汽车电子系统软件开发新标准AUTO SAR[J].西华大学学报（自然科学版），2010（02）.