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  • 系统AUTOSAR架构
• ETAS AUTOSAR系统解决方案介绍
• AUTOSAR系统解决方案介绍

AUTOSAR案例示例

需求

某整车厂有A型、B型两种车型，其中，A为低端车型，B为高端车型。现需为它们设计两款车灯控制器。
1）A：车灯开关打开，车灯点亮；
2）B：车灯开关打开，车灯根据外界光强情况自动调节亮度。

当车灯开关关闭时间 > 5min，关闭车灯控制器的CAN通信；检测到车灯开关打开，则立即恢复CAN通信。

总体方案设计

A车灯控制器：用数字输入（Digital Input，DI）检测车灯开关信号，用数字输出（Digital Output，DO）直接控制车灯；ADC采集DO输出，作文车灯状态检测，并将检测状态及车灯类型通过CAN发送到CAN网络。

B车灯控制器：用数字输入（DIgital Input，DI）检测车灯开关信号，结合收到的外界光强信号（CAN报文），用PWM输出不同占空比的脉冲来调节车灯亮度；用输入捕获单元（Input Capture Unit，ICU）采集PWM输出占空比，作为车灯状态检测，并将检测状态及车灯类型通过CAN发送到CAN网络。

系统设计

这里主要介绍CAN通信矩阵设计、系统软件架构设计、目标ECU软件组件设计。

1）CAN通信矩阵设计
本系统涉及3个ECU：SensorECU、LightECU、DisplayECU，2帧CAN报文。

注：ID指CANID。

2）系统软件架构设计
为充分利用AUTOSAR分层架构模块化复用的优势，将A、B车灯控制器采用同一个软件架构，设计如下：

各软件组件（SWC）描述如下：

3）目标ECU软件组件设计
示例目标ECU为LightECU，主要包括5个软件组件（SWC），其中，LightRequestSWC、LightControlSWC是实现车灯控制端关键软件组件。

LightRequestSWC：
对于A、B车灯控制器，负责检测并判断车灯开关状态；
对于B，负责接收、判断外界光强情况；
对外输出车灯控制指令，对于A指令为0/1，即开与关；对于B指令为PWM占空比，分别为0、50%、100%。
当车灯开关关闭时间 > 5min，发出关闭LightECU CAN通信的指令。检测到车灯开关打开，则恢复CAN通信。

LightControlSWC主要有2个运行实体：
1）RE_JudgeLigthState 通过采集车灯实际硬件的控制信号，即对A车灯通过ADC采集电压信号，对B车灯通过ICU（车上CAN节点）采集PWM占空比，对采样值进行处理、判断后，通过运行实体间变量IRVJudgeLightState将车灯状态传递给RE_LightControl。
2）RE_LightControl负责将车灯状态与车灯类型通过端口发出，，并将车灯实际控制量传递给I/O抽象软件组件。

于是，LightECU各软件组件端口设计：

注意：端口表示方向，端口接口表示端口的属性。

LightECU各软件组件内部行为设计：

注：运行实体（RE）是一段可执行代码；每个运行实体都会被赋予一个RTE事件，该事件可引发这个运行实体的执行。

系统AUTOSAR架构

着重分析A、B车灯控制器软件在AUTOSAR架构下异同。

A车灯控制器软件架构及信号流：

B车灯控制器软件架构及信号流：

注：
1）AUTOSAR接口：应用接口，由RTE提供给软件组件，作文软件组件间通信的接口，或软件组件与I/O硬件抽象层/复杂驱动层的接口；
2）标准AUTOSAR接口：特殊AUTOSAR接口，由RTE向软件组件提供BSW中等服务，如存储器管理、ECU状态管理，”看门狗“管理等；
3）标准接口：C API形式定义，用于ECU BSW各模块访问、RTE和OS间、RTE和通讯模块间，应用软件组件不可访问。

AUTOSAR分层架构+明确接口定义，好处是：需求变更时，软件架构修改量降低，复用度提升。

对于A、B车灯控制器，除应用层软件组件中相关控制算法需要修改，还需要更换MCAL相关模块以及修改IO硬件抽象层中一些MCAL接口函数的调用。具体地，对于A车灯，用DO控制车灯，用ADC采集车灯控制信号；对于B车灯，用PWM输出不同占空比信号来控制车灯亮度，用ICU采集车灯控制新华。
所以，在MCAL层根据需求配置不同的的模块，但对于IO硬件抽象层，即IOAbstractionSWC软件组件的各运行实体名可不变，仅改变内部代码即可。—— 接口不变，改变实现即可。

ETAS AUTOSAR系统解决方案介绍

博世ETAS公司为用户提供了一套高效、可靠的AUTOSAR系统解决方案，覆盖了软件架构设计、应用层模型设计、基础软件开发、软件虚拟验证等。下图深色部分，是ETAS提供的产品、服务：

ETAS AUTOSAR相关产品主要包括：
1）ISOLAR-A：软件架构设计工具，支持整车级软件架构设计，可用于符合AUTOSAR规范的汽车嵌入式系统软件开发中等系统级开发。
2）ASCET：基于模型的AUTOSAR软件组件建模工具。
3）RTA系列：由RTA-RTE、RTA-BSW、RTA-OS组成，可用于AUTOSAR ECU级别开发，即RTE与BSW的配置及代码生成。
4）ISOLAR-EVE：虚拟ECU验证平台。

AUTOSAR系统解决方案介绍

遵循AUTOSAR方法论进行开发，所以用AUTOSAR解决方案如下：

首先，用Matlab/Simulink实现部分软件组件级的开发，主要包括LightRequestSWC、LightControlSWC，自动生成应用层软件组件代码及arxml描述文件（作文AUTOSAR系统级开发的输入文件之一）。

其次，用ETAS ISOLAR-A工具进行AUTOSAR系统的设计与配置 + 一些附加的SWC，主要包括EcuAliveIndicatorSWC、EcuBaseSWC以及I/O硬件抽象层SWC。系统级开发最后会抽取出待配置ECU的信息，即LightECU的信息，进而可以进入ECU级开发阶段。

在ECU级开发阶段，基于ETAS RTA系列工具（RTA-RTE、RTA-BSW、RTA-OS）来实现ECU级的开发（RTE和除MCAL以外BSW模块配置和代码生成）；MCAL模块配置、代码生成。

最后，代码集成。用Wind River编译器代码编译、链接，生成MCU可执行文件，并通过Lauterbach调试器对MPC5744P开发板进行调试。