Co je AUTOSAR: Architektura a její aplikace

v automobilové systémy , elektronická nebo elektrická složitost se zvyšuje. V moderním vozidle mají více než 100 řídicích jednotek motoru, které jsou známé jako ECU. Každá ECU obsahuje řadu funkcí, které je třeba často přeformulovat od nuly, jakmile se změní hardware jako procesor. Pro automobily je velmi důležité osamostatnit aplikační software pomocí hardwaru. K dosažení tohoto cíle jsou v AUTOSARu prováděny základní funkce k vytvoření a nastavení otevřené softwarové architektury určené pro řídicí jednotky automobilových motorů. Tento článek pojednává o přehledu AUTOSAR.

Úvod do Autosaru

AUTOSAR byl vyvinut různými automobil výrobním společnostem v roce 2003, jako jsou BMW, Continental AG, Daimler-Benz, Robert Bosch GmbH, Siemens VDO, za vytvoření otevřené průmyslové architektury pro elektrická a elektronická zařízení v automobilech. Ve stejném listopadu se ke slavné motorové společnosti jako Ford připojil jako hlavní partner. V prosinci se přidaly společnosti Toyota Motor Corporation a Groupe PSA. V únoru 2008, poté, co společnost Siemens VDO získala společnost Continental, přestala být samostatným hlavním partnerem společnosti AUTOSAR.

V roce 2003 společnost AUTOSAR vydala čtyři hlavní softwarové architektury pro automobilový průmysl. Práce AUTOSAR lze rozdělit do 3 fází. Ve fázi 1 od roku 2004 do roku 06 proběhl základní vývoj, ve fázi 2 od roku 2007 do roku 09 byl základní vývoj rozšířen o architekturu i metodiku. Ve fázi 3 od roku 2010 do 13 lze provést ochranu a upřednostňovaná vylepšení. Práce na adaptivní platformě začala v roce 2016 a hlavní vývojové akce byly konečně zveřejněny v kombinovaném vydání Classic, Adaptive & Foundation of AUTOSAR.

Co je AUTOSAR?

Termín AUTOSAR znamená „Automotive Open System Architecture“. Je to standardizovaná i otevřená automobilová softwarová architektura. Tato architektura podporuje rozhraní v rámci aplikačního softwaru a základních funkcí vozidla. A také pomáhá při vytváření známé softwarové architektury řídicího systému motoru pro všechny spolupracovníky AUTOSAR.

AUTOSAR se používá k poskytování vnitřních výhod spolupracovníkům při manipulaci se složitějšími elektrickými a elektronickými systémy ve vozidle, jako je jednoduchá integrace, přepínání funkcí v rámci sítě komplexního řízení motoru (ECU) a kontrola nad životním cyklem celého produktu.

Tato architektura softwaru pro automobily byla vyvinuta společně prostřednictvím různých výrobců automobilů, vývojářů nástrojů a dodavatelů. Tato platforma zvýší funkčnost vozidla v automobilovém průmyslu, aniž by narušila stávající model.

Řídicí jednotka motoru automobilu zahrnuje následující funkce

• Silné rozhraní s hardwarem, jako jsou aktuátory a senzory
• Rozhraní se systémy sběrnice ve vozidle
• Zahrnuje 16/32 bitový mikrokontrolér
• Interní nebo externí flash paměť
• Systém v reálném čase

Architektura Autosar s příkladem

Architektura vrstev AUTOSAR rozděluje software na pět vrstev. Nejprve sledujeme OSI, nicméně model charakteristické vrstvy vysvětluje hierarchické uspořádání softwaru AUTOSAR. Z tohoto důvodu se rozděluje na tři části, jako je základní software, běhové prostředí a aplikační vrstva. V každé vrstvě jsou určité softwarové moduly abstrahovány a tyto vrstvy komunikují prostřednictvím rozhraní.

AUTOSAR Architecture

The různé vrstvy architektury AUTOSAR běží na mikrokontroléru, jako je aplikační vrstva, RTE (běhové prostředí), servisní vrstva a BSW (základní software) atd. Každá vrstva obsahuje předdefinované softwarové moduly a služby, aby byl aplikační software nezávislý na řídicí jednotce motoru.

Aplikační vrstva

První vrstvou architektury AUTOSAR je aplikační vrstva, která podporuje implementaci vlastních funkcí. Zahrnuje softwarové komponenty a několik aplikací k provádění přesných úkolů podle pokynů.

Tato vrstva obsahuje tři komponenty, jako je aplikační software, porty softwaru a rozhraní portů. U těchto komponent zajišťuje architektura standardizovaná rozhraní v rámci aplikační vrstvy. Softwarové komponenty této vrstvy pomohou při generování snadných aplikací poskytujících podporu funkcím vozidla.

Interakci mezi těmito komponentami lze povolit přesnými porty s virtuální funkční sběrnicí. Tyto porty usnadní interakci mezi BSW AUTOSAR a softwarových komponent.
Toto je přehled architektury AUTOSAR a podporuje dodávky a omezení zabezpečení v reálném čase. V závislosti na MCU podporuje standardní platforma různé aplikace, jako je zabezpečení a vytváření sítí, protože umožňuje řídicím jednotkám motoru vozidla kontaktovat senzory a akční členy vozidla.

RTE (Runtime Environment)

RTE je vrstva middlewaru, která poskytuje komunikační služby softwarovým komponentám AUTOSAR a aplikace zahrnují senzory nebo akční členy AUTOSAR. Hlavním účelem je osamostatnit softwarové komponenty pro mapování na přesný řídicí systém motoru.

Mezi hlavní vlastnosti RTE patří následující.

• Je to specifické pro řídicí systém motoru a aplikaci.
• Generuje se pro každou řídicí jednotku motoru.
• Jeho rozhraní je zcela nezávislé na řídicí jednotce motoru.

Servisní vrstva

Toto je hlavní softwarová vrstva, která poskytuje různé funkce, jako je následující.

• Operační systém
• Paměťová služba
• Síťová komunikace pro vozidlo
• Správa stavu řídicí jednotky motoru
• Služba řešení problémů

Tato vrstva poskytuje základní softwarové moduly a služby pro různé aplikace.

Mezi hlavní vlastnosti vrstvy služeb patří následující.

• Specifické pro MCU ( jednotka mikrokontroléru ) a prvek hardwaru ECU
• Rozhraní je nezávislé na ECU i MCU

BSW (základní software)

Základní softwarová vrstva obsahuje tři vrstvy

• Vrstva abstrakce ECU
• Komplexní ovladače
• MCAL (Microcontroller Abstraction Layer)

Vrstva abstrakce ECU

• Rozhraní s abstrakční vrstvou mikrokontroléru a externím ovladačem zařízení poskytuje hlavně právo vstupu do zařízení, která jsou jinak uvnitř MCU.
• Rozhraní aplikačního programování se používá pro rozhraní s MCU.
• Hlavním účelem této vrstvy je vytvořit vyšší softwarovou vrstvu nezávislou na hardwarovém uspořádání řídicí jednotky motoru.

Mezi hlavní vlastnosti abstrakční vrstvy ECU patří následující.

• Montáž může záviset na hardwaru ECU, zatímco nezávislá na MCU
• Rozhraní vyššího řádu může být nezávislé pro hardwarové jednotky MCU a ECU

Komplexní ovladače

Tyto vrstvy se používají pro mnohostranné funkce, které nejsou k dispozici v jiných vrstvách. Tato vrstva může přímo přistupovat k MCU. Hlavními příklady jsou řízení elektrických hodnot, ovládání vstřikování , detekce zvýšení polohy atd.

Hlavním účelem je splnění konkrétních funkcí a časovacích potřeb požadovaných pro provoz složených senzorů i akčních členů.

Mezi hlavní rysy komplexních ovladačů patří následující.

• Montáž je extrémně závislá na ECU, MCU atd.
• Rozhraní vyššího řádu lze namontovat a standardizovat na základě rozhraní AUTOSAR

MCAL (Microcontroller Abstraction Layer)

Tento softwarový modul je přístupný přímo na čipových periferních zařízeních MCU a externích zařízeních, která jsou mapována s pamětí. Hlavním účelem je vytvořit vyšší softwarovou vrstvu nezávislou na MCU.

Mezi hlavní vlastnosti MCAL patří následující.

• Montáž závisí na MCU
• Rozhraní vyššího řádu není závislé na MCU.

Cíle AUTOSARU

Mezi hlavní cíle AUTOSAR patří následující.

• Aktivace nadbytečnosti
• Funkce z jedné ECU do druhé ECU lze provádět v síti
• Udržovatelnost během celého životního cyklu produktu
• Začlenění funkčních modulů od mnoha dodavatelů
• Zvýšené využití hardwaru COTS.
• Aktualizace softwaru po celou dobu životnosti automobilu.
• Škálovatelnost na různé automobily
• Implementace základních funkcí, jako je typické jádrové řešení pro celé odvětví
• Bezpečnostní požadavky

Výhody a nevýhody AUTOSARU

Mezi výhody AUTOSARu patří následující.

• Sdílení softwaru je možné mezi různými společnostmi
• Opakovaná použitelnost softwarové komponenty
• Základní softwarová architektura je vrstvená.
• Konzistence rozhraní
• Interoperabilita
• Softwarový kód lze znovu použít.
• Flexibilita designu je více
• Náklady a doba vývoje se sníží
• Efektivitu lze v rámci funkčního vývoje zvýšit
• Transparentnost a odlišná rozhraní umožní nové obchodní modely.

Mezi nevýhody AUTOSARu patří následující.

• Složitost
• Počáteční investice
• Křivka učení

Aplikace AUTOSAR

Mezi aplikace architektury Autosar patří následující.

• Infotainment
• Senzory jako LIDAR a RADAR
• Prediktivní údržba
• Elektrizace
• Funkce ADAS s fotoaparátem
• v2x
• Aktualizace map
• Automobilové aplikace

Časté dotazy

1). Co je AUTOSAR?

Automobilová otevřená systémová architektura je jeden druh automobilové softwarové architektury, který je vyvíjen různými dodavateli, výrobci atd.

2). Jaký je účel AUTOSAR?

To umožňuje použití softwarového designu založeného na modelu komponenty pro systém vozidla.

3). Je AUTOSAR operační systém?

Ne, ale má specifikaci operačního systému.

4). Jaká je role RTE v AUTOSARU?

Používá se k poskytování služeb infrastruktury umožňující komunikaci mezi softwarovými komponentami, které přistupují k základním softwarovým modulům, jako je operační systém a komunikační služba.

5). Jaké jsou vrstvy v architektuře AUTOSAR?

Existují tři typy vrstev, jako je RTE, servisní vrstva a základní software.

6). Kdo vyvinul tuto architekturu AUTOSAR?

Vyvíjejí jej vývojáři nástrojů, dodavatelé automobilů a jeho výrobci.

7). Jak se naučit AUTOSAR?

Nejprve se naučte základy od zkušených osob a začněte dělat projekty na vývoj ECU v závislosti na jeho architektuře. Kromě toho vytvořte několik vzorků v Matlabu a projděte vygenerovaný kód.

O toto tedy jde přehled AUTOSAR . Jedná se o standardizovanou architekturu automobilového softwaru, kterou vyvíjejí různí dodavatelé a výrobci automobilů. Hlavním cílem je vytvořit vrstvu mezi aplikačním softwarem a hardwarem ECU. Proto je tento software hlavně nezávislý na jakýchkoli upřednostňovaných mikrokontrolérech a také na výrobci automobilů, aby byl znovu použitelný pro řadu jednotlivých systémů řídicích jednotek motoru. Zde je otázka, jaká je plná forma AUTOSARU?