AUTOSAR自面世以来,从半导体工业、工具和软件厂商、零部件供应商到汽车制造商本身,整个汽车领域内的利益相关方都给予该标准积极的支持。
2008年,宝马集团成为首家将AUTOSAR汽车开放系统架构应用于量产车的汽车制造商。十年以后的今天,AUTOSAR已经普遍应用于量产汽车,但要论是否能熟练应用AUTOSAR,我们还面临很多难题。
据统计,一辆高档的汽车其内部的代码量差已经超过了1kw行,超过上百个ECU。而随着顾客对功能需求的增加,以及整车厂对顾客需求的满足,这个数字还会不断的增加。日益增加的功能需求与软件复杂度之间似乎有一个不可逾越的横沟!
本篇连载的主题为“熟练掌握AUTOSAR”。笔者认为这是一个相当有深度有难度的主题,但这也是一个机会,让我们从技术面和应用面来(不侧重非技术方面,否则将更难以讨论)重新审视AUTOSAR的意义。同时,本篇连载也反映了来自很多用户和JasPar AUTOSAR标准化组WG等相关人员的意见。笔者希望能够竭尽所学,将AUTOSAR的导入和操作的经验分享给大家。
本篇连载笔者规划了4~5篇的原稿。如果朋友们有更多想要了解相关内容,笔者会在继续追加更新。所以,如果大家有需求的话,欢迎与牛喀网联系,或者在文末留言。
对于AUTOSAR的具体开发实践问题,我们也邀请您来参加我们牛喀网在7月6,7号举办的AUTOSAR技术培训。
AUTOSAR的近况和趋势
本想直接进入主题,提笔之际,笔者意识到了“改变”的重要性。AUTOSAR已经经历了几次的迭代:
第一阶段(2004-2006):标准基本开发时期(版本1.0.2.0和2.1)
第二阶段(2007-2009):体系和方法相关方面扩展(版本3.0,3.1和4.0)
第三阶段(2010-2013):可维护性和可选择性的改进(版本3.2,4.1和4.2)
特别是第二阶段,这是一次重大的变化。笔者认为,作为AUTOSAR标准的用户,对AUTOSAR标准的看法是否会发生变化,还要看AUTOSAR标准是否会再继续变更。
因此,在本连载的第1篇中,简要地介绍一下AUTOSAR的现状和趋势。
Classic Platform(CP)和Adaptive Platform(AP)
关于AUTOSAR的诞生背景以及在过去几年里的成就,在此不多赘述,有兴趣的朋友可也翻阅牛喀网的历史文章,有多篇文章有涉及到相关话题。
ECU(电子控制单元)分类的方法有很多。从用于ECU的软件平台的角度来看,笔者认为它们通常分为两种类型:基于信息娱乐的ECU和传统的基于控制的ECU。然而,近几年来,ADAS和AD的快速发展导致了具有不同特性的ECU的出现,与此相对应的自适应平台AUTOSAR(AP)应运而生(表1)。
传统控制系统ECU
基于ADAS/AD的ECU
娱乐信息ECU
实时性要求 | 高 | 中 | 低 |
预期安全要求 | ASIL D | ASIL B以上 | QM |
演算能力要求 | 低 | 中~高 | 高 |
动态部署支持 | 不需要 | 需要 | 需要 |
通信要求 | 相对低速 单向的无连接型通信 | 与V2X等相对应 支持单向和服务的通信 | 多样 |
常用的软件平台 | Scheduler、OSEK/VDX OS、AUTOSAR Classic Platform(CP) | 基于POSIX PSE 51配置文件的AUTOSAR Adaptive Platform(AP) | 各种POSIX的配置文件 、AUTOSAR AP(限量使用) |
表1从软件平台角度分析了ECU及其各自的特性,部分由笔者根据AUTOSAR数据添加。
* 1)表中关于AP的预期安全要求(但不限于安全方面),会根据今后AP使用方式(对软件平台的市场需求)的变化而变化,业内已有许多人士认为ASIL B的安全等级远远不够。
2018年,为了迎合未来汽车智能化、网联化的需求,AUTOSAR联盟推出了一个全新的平台,将AP加入到原有的AUTOSAR平台中,形成自适应AUTOSAR平台(AUTOSAR Adaptive Platform,AP),并于2018年10月迎来了适用于面向量产的首次发布,另外还将原有平台更名为经典AUTOSAR平台。
AP能够应对CP难以适用的领域。例如,在动态部署方面追求较高自由度的信息娱乐*2)和通信领域,以及各种类型的商务现货供应(COTS)和开源软件(OSS)被。。。
※2)虽然有部分工程师认为AP并没有包括信息娱乐ECU,但这并不意味着完全没有涉及。 此外,AP R17-10 SWS通信管理中也有对信息娱乐ECU的引用。
以上所提及的领域,由于其特性,需要基于POSIX OS来操作,话虽如此,但是从安全方面去考虑,其在使用上的限制比一般的信息娱乐ECU还更为严格。
图1 AUTOSAR R17-10时期的软件构造图
— 持续扩展的Classic Platform —
与此同时,面向传统ECU的AUTOSAR也在不断改进,并有了一个新的名称Classic Platform AUTOSAR。
在CP R4.2.x中,重点改进了通信服务层的性能,完成改进了以下功能:
支持通过以太网(EthSwt)和CANFD来实现大量数据量的通信CAN FD;导入了针对大数据量通信的E2E Transformer(E2EXf)通信技术,由此提高了Large Data交换(LdCom)的效率;将Sender/Receiver通信的序列化,支持SOME / IP(ComXf,SomeIpXf),支持通信端的安全保护(SecOC),改进诊断相关设计信息的交换(Diagnostic Extract,DEXT),借助通信支持全球时间同步(TSyn)等等。
在CP R4.3.x中,则首次引入了V2X通信的支持,并将AUTOSAR的加密功能扩展到完整的加密保护堆栈:Crypto Service Manager、加密接口和加密驱动程序,支持比使用SOME / IP(SomeIpTp)传输接收还更长的数据(SOME/IP数据处理扩展)。此外,还已提取了各种协议规范作为Foundation的一部分,稍后将对这部分进行讲解。
几乎每个版本的迭代变化,都在做“加法”,功能不断扩展,例如,变更架构、功能增加以及方法论相关的改进。但其实也不乏一些“减法”,比如一些BSW已经在迭代的过程中被淘汰了(Cal,DBG)。
2018年10月,R4.4.0发布。笔者也参与了修订的审查工作(重点在与通信相关的条目上)。
R4.4引入很多Topic,主要是 Focus 在对AUTOSAR Artifact上面(Formal Model Query、Blueprint Derivation Mechanisms,ASAM Units,Logical Execution Time)。除此以外,通信相关的 Topic 也引入了(LIN Slave Support, Bus Mirroring, Transport Layer Security);通过 Security Extentions 构建安全的 ECU 和 Secure Cars,在此方面,采取了很多措施;
为了能够兼容 CP 和 AP 平台的 EndtoEnd Safety 机制、网络管理、通信时间同步机制,做了很多提升;
对 Classic AR 平台,头文件结构做了一些 Cleaning up;
图2 AUTOSAR CP 在R4.3.1时期的软件构造(红色模块从R4.2.2以后被添加或删除)。
Foundation
AP和CP并不是完全独立的。例如,基于AP的ECU和基于CP的ECU可以连接到同一个网络,因此二者均需要与各种通信协议兼容。除此之外,在系统设计信息等交付形式上,若AP/CP也没有达成一致的话,将会有更多的麻烦,特别是对车企一方来说,他们的管理会变得更加复杂。所以,AP和CP之间还是有很多共同点的!
把这些共同的部分截取出来,我们将其定义被称为Foundation (FO)标准组。
图3 2017年年末时,FO/CP/AP之间的关系,笔者根据AUTOSAR数据制作。
AUTOSAR的未来发展
正如笔者所言,AUTOSAR的修订仍未停止。
时至今日,AUTOSAR标准化的大多数成员和实际用户依然认为,AP不会取代CP,它们是互补的。此外,CP的修订并不会因为AP的出现而停止。现在,我们还在积极地扩展和改良V2X/车载以太网等等的相关标准。同时,我们还在讨论如何改善多核系统的可操作性。
*3)AUTOSAR的修订也不是随时都能进行的,将来,除非是修订一些不会影响与旧版本兼容的微小更改和错误修复,否则应该是不会再更改了。
有人说“如果AP已经更改到足够好,那么可以完全取代CP。”事实上,这是有可能的,只是在实践中仍有许多问题有待解决。举个非常简单的例子,AP还需要大幅缩短它的启动时间。
因此,笔者认为,AP能完全取代CP这种观点是有道理的,完全否定这个观点就太偏激了。人们认为,只要有足够的时间,就能解决诸如此类的问题。笔者表示很乐意能把这些观点变为现实,但必须要向市场传达这样需求和期望,这样才能拿到更多的投资,以便于研究和修订的继续。* 4)。
*4)笔者的真心话:“靠嘴没用,要靠人力和财力。”
笔者认为,去思考“对于难题我们能做些什么去解决”这个问题对我们来说更为重要。不要总是说“不可能”“还没得到解决”,应该更多的去考虑如何才能实现需求,应该去考虑是暂时观望一段一时间还是积极地去支持,如果你想要去出一份力,那么还可以思考一下你能做是什么。
“不管这是谁说的,都不可轻信。”“根据目前的判断和情报,这是不能长期有效的。”抱有这样的想法是理所当然的。但笔者认为,最重要的是,我们能去多关注和参与AUTOSAR标准化的会议,一起研究讨论如何去改进标准。
以上内容是对AUTOSAR的现状及其未来发展的简要介绍。笔者本来还想详细介绍一些关于未来新主题/新篇幅的信息。