AUTOSAR介绍

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AUTOSAR的历史

AUTOSAR（AUTomotive Open System Architecture），即汽车开放系统架构，由全球汽车制造商、零部件供应商及其他电子、半导体和软件系统公司建立，目的是为了降低汽车控制软件的开发风险，提高软件复用度。AUTOSAR联盟自2003年成立以来，成员队伍不断壮大，基本上涵盖了世界各大著名整车厂、零部件供应商、半导体公司及软件工具开发商。近年来也有越来越多的中国企业例如华为、百度、长城汽车等加入联盟。

图1 AUTOSAR联盟成员

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AUTOSAR架构分层

在AUTOSAR架构中，系统软件从上到下分层依次为：应用层（Application Software Layer），运行时环境（Runtime Environment，RTE），基础软件层（Basic Software Layer，BSW），微控制器（Microcontroller）。每层之间为保持独立性，每一层只能调用下一层的接口，并为其上一层提供接口。

图2 AUTOSAR架构分层

应用层（Application）

应用层包含若干软件组件（Software Component，SWC），SWC封装了需要实现的具体功能，独立于微控制器的类型，与底层硬件的独立性是通过虚拟功能总线（VFB）来实现。而VFB则提供了一种通信机制，具体由RTE和BSW来实现。

SWC由端口（Port）和运行实体（Runnable Entity，RE）组成。

端口（Port）是SWC之间进行通信的接口，通信内容包含数据元素（Data Element，DE）和操作（Operation，OP）。

两种常用端口：发送-接收端口（Sender-Receiver Interface，S/R）和客户端-服务器端口（Client-Server，C/S）。

S/R用于数据传递，发送方将数据元素（Data Element，DE）发送给一个或者几个接收方。C/S用于操作（Operation，OP），即函数调用，服务器提供函数，而客户端用来调用函数，一个函数可以被多个客户端调用，但是一个客户端不能调用多个函数。

运行实体（Runnable Entity，RE）是一段可执行代码，封装了具体算法。

运行时环境（RTE）

RTE是AUTOSAR中虚拟总线功能（VFB）接口的实现。

基础软件层（BSW）

基础软件层又分为4个小层，分别是：服务层（Services Layer），ECU抽象层（ECU Abstraction Layer），微控制器抽象层（Microcontroller Abstraction Layer），复杂驱动（Complex Drivers）。

图3 BSW基础软件层

每个小层又可以进行更具体的划分，如下图：

图4 BSW基础软件层详细划分

基础软件层包含如下类型的服务：

（1）输入/输出（I/O）：对传感器、执行器和ECU外围设备的标准化访问

（2）内存（Memory）：对内部/外部（非易失性存储器）的标准化访问

（3）加密（Crypto）：对内部/外部加密原语的标准化访问

（4）通信（Communication）：车辆网络系统、车载ECU通信系统和ECU内部软件的标准化访问

（5）非车载通信（Off-board Communication）：V2X、车内无线网络系统和非车载ECU通信系统的标准化访问

（6）系统：提供标准化（包括操作系统，定时器，错误存储器）和ECU特定（ECU状态管理，看门狗管理）服务和库函数

服务层（Services Layer）

在BSW层最上层，提供以下服务：

（1）操作系统（OS）

（2）车辆网络通信和管理服务

（3）内存管理（NVRAM管理）

（4）诊断服务（包括UDS通信，错误存储器和故障处理）

（5）ECU状态管理，模式管理

（6）逻辑和程序流监控（Wdg管理）

复杂驱动（Complex Drivers）

提供集成特殊功能的可能性，例如设备的驱动，这些驱动有以下特点：

（1）在AUTOSAR中没有明确规定

（2）对时序要求比较高

（3）用于移植目的

ECU抽象层（ECU Abstraction Layer）

提供访问外围设备的API，使更上层的软件独立于ECU硬件。

微控制器抽象层（Microcontroller Abstraction Layer）

包含可以直接访问微控制器和外围设备的底层驱动。

参考文献：

AUTOSAR Technical Overview

AUTOSAR Layered Software Architecture

AUTOSAR官网：https://www.autosar.org/