汽車域控制器AUTOSAR平臺開發(fā)與搭建

本書詳細介紹了AUTOSAR 在工程應用中從設計到落地的實踐過程，共分6 章。首先探討了車載計算的軟件架構在AUTOSAR 領域的演進發(fā)展；之后以AUTOSAR 軟件的靈活部署與快速迭代為線索，通過AUTOSAR 軟件簇按系統(tǒng)、通信、應用軟件簇的功能分組設計思路，輔以TDA4 SoC 芯片的示例開發(fā)，全面展示了基于AUTOSAR 軟件棧搭建異構軟件平臺的過程以及軟件棧集成諸多問題的應對方法。本書從工程實踐出發(fā)，以通俗易懂的語言和工程開發(fā)圖解示例揭示了AUTOSAR 軟件棧配置與集成的具體實施過程。
本書可作為汽車電子相關專業(yè)高年級本科生和研究生的參考書，也可作為汽車電子行業(yè)軟件工程師學習參考資料。

本書從AUTOSAR工程應用與研究實踐出發(fā)，結合AUTOSAR技術的發(fā)展以及汽車行業(yè)軟件開發(fā)活動的組織與研發(fā)過程，以典型的域控制器的開發(fā)為線索，詳細介紹了AUTOSAR在汽車工程應用中從設計到落地的實施過程。文中所列舉的設計過程及圖解均以ETAS經(jīng)典AUTOSAR系統(tǒng)解決方案RTA-CAR為基礎，并與RTA-CAR軟件集成包在主流的域控制器硬件平臺上的搭建相結合，旨在為讀者提供一些AUTOSAR軟件平臺持續(xù)開發(fā)與持續(xù)集成的參考資料。

隨著汽車新能源化與智能化的逐步推進以及芯片技術的強勢崛起，整車電子電氣架構的發(fā)展日新月異，由此衍生出的功能域架構、區(qū)域架構、整車計算平臺等一系列軟件平臺也將這一架構的變革推向了高潮。2020 年11 月，國務院頒布《智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術路線圖2.0》，對智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展路線、愿景和戰(zhàn)略目標做出了規(guī)劃。
AUTOSAR 作為行業(yè)普遍使用的軟件標準，它也在一定程度上扮演著這一波技術變革浪潮的堅定支持者與推手。技術變革所帶來的諸如系統(tǒng)定義的沖突、軟件早期驗證的挑戰(zhàn)、開發(fā)模式與流程的變化、開發(fā)效率的提高等諸多挑戰(zhàn)，無一例外作用到了軟件開發(fā)人員以及他們參與的AUTOSAR 軟件開發(fā)活動中。
本書中，筆者從多年AUTOSAR 工程應用經(jīng)驗與研究實踐出發(fā)，結合AUTOSAR 技術的發(fā)展以及汽車行業(yè)軟件開發(fā)活動的組織、過程，以典型的域控制器的開發(fā)為線索，詳細介紹了經(jīng)典AUTOSAR 在工程應用中從設計到落地的實踐過程。
本書所列舉的設計過程以及圖解均以ETAS 經(jīng)典AUTOSAR 系統(tǒng)解決方案RTA-CAR 為基礎，結合RTA-CAR 軟件集成包在主流的域控制器硬件平臺上的搭建，旨在為讀者使用AUTOSAR 軟件平臺持續(xù)開發(fā)與持續(xù)集成提供一些參考。
本書共分為6章。
第1章展望了下一代車載計算的軟件架構。第2章介紹了AUTOSAR 為新一代軟件架構提供的技術支撐，也是域控制器軟件開發(fā)中經(jīng)常面臨且需要考慮和解決的問題，諸如多軟件分區(qū)設計、多功能簇狀態(tài)管理與調度、多功能簇數(shù)據(jù)交互與同步、通信簇快速啟動等。第3～5章以RTA-CAR 軟件集成包為基礎，介紹了域控制器AUTOSAR 軟件平臺典型的基礎軟件服務功能的配置與模塊間集成，也介紹了軟件平臺的開發(fā)與搭建，重點為幫助AUTOSAR用戶應用RTA-CAR 來解決第2章的技術要點。同時著眼于用戶需求快速迭代與持續(xù)開發(fā)，介紹了一定的自動化開發(fā)方法與工具。第6章以異構核架構TDA4 芯片為例，詳細介紹了域控制器AUTOSAR 軟件的代碼集成重點和難點，以及從啟動加載到軟件運行，最后到下電的過程。
本書主要由譚楊、張聰、陶思思、王琦瓏撰寫。
閱讀本書時，需要讀者對AUTOSAR 方法論有比較全面的了解，并且具有一定程度的經(jīng)典AUTOSAR 的設計與開發(fā)工具的使用以及項目經(jīng)驗。同時，鑒于筆者受工程應用的知識面以及技術面的約束，文中所述內容難免存在紕漏，期待行業(yè)專家斧正。

編著者

第1章AUTOSAR 應對下一代車載計算的軟件架構1
1.1功能簇與軟件簇 1
1.2AUTOSAR Composition 2
1.3軟件簇之間的通信 3
1.3.1軟件簇通信時效性 3
1.3.2軟件簇通信可靠性 5
1.4軟件簇的存儲分配 5
1.5基于Soc 的軟件簇示例 6
1.5.1面向功能域的多域融合架構 6
1.5.2面向整車計算的架構 7
1.6要點回顧 8

第2章AUTOSAR 技術架構9
2.1網(wǎng)絡描述的持續(xù)迭代開發(fā) 10
2.1.1BIP 的AUTOSAR 網(wǎng)絡描述 10
2.1.2BIP 的AUTOSAR 診斷描述 11
2.1.3CAN 網(wǎng)絡描述的持續(xù)迭代配置 11
2.1.4以太網(wǎng)網(wǎng)絡描述的持續(xù)迭代配置 14
2.2AUTOSAR 系統(tǒng)的快速部署 19
2.2.1定制EcuC 通信參數(shù)的配置 19
2.2.2通過AUTOSAR 信號映射生成EcuC ComSignal 的通知 20
2.3AUTOSAR SOME/IP 20
2.3.1什么是SOME/IP 21
2.3.2SOME/IP 系統(tǒng)描述 23
2.4AUTOSAR 多軟件分區(qū)Partition 實現(xiàn) 28
2.4.1軟件分區(qū)與軟件簇 28
2.4.2軟件分區(qū)與OS Application 29
2.4.3要點回顧 31
2.5Cluster 簇模式管理 32
2.5.1軟件簇模式定義與模式管理 32
2.5.2通信簇Cluster 快速啟動 33
2.6多軟件簇調度 36
2.6.1AUTOSAR 單調度表顯示同步調度 36
2.6.2AUTOSAR 多調度表按軟件分區(qū)調度 37
2.6.3AUTOSAR 調度表配置流程 39
2.7軟件簇Cluster 數(shù)據(jù)同步 41
2.7.1基于AUTOSAR IOC 的軟件分區(qū)數(shù)據(jù)通信 41
2.7.2Sender-Receiver 接口類型的AUTOSAR IOC 42
2.7.3Client-Server 接口類型的AUTOSAR IOC 42
2.8基于Cobra-BIP 持續(xù)開發(fā)與部署 43
2.9AUTOSAR BSW 拆分式配置 46
2.9.1更改BIP 的基礎軟件配置 46
2.9.2添加新的BSW 模塊配置 47
2.10要點回顧 48

第3章基于TDA4VM BIP 的SysCluster 系統(tǒng)軟件簇49
3.1看門狗管理 49
3.1.1概念 49
3.1.2BSW 配置 51
3.1.3Alive 監(jiān)控 60
3.1.4Deadline 監(jiān)控 61
3.1.5Logical 程序流監(jiān)控 62
3.1.6Watchdog Device——片內看門狗 64
3.1.7基于ISOLAR 的Cobra-MCAL 生成 68
3.1.8Watchdog Device——外部看門狗 73
3.1.9WdgM 的RTE 服務應用 78
3.2非易失性數(shù)據(jù)管理 82
3.2.1概念 82
3.2.2基礎存儲元素 84
3.2.3存儲操作 87
3.2.4存儲棧的配置與生成 88
3.3使用Cobra-BIP 的系統(tǒng)服務 96
3.3.1模式應用 96
3.3.2非易失性數(shù)據(jù)應用 99
3.3.3監(jiān)控軟件執(zhí)行 101
3.4TDA4VM 的系統(tǒng)軟件簇 104
3.4.1跨域系統(tǒng)軟件簇間通信 104
3.4.2計算域的系統(tǒng)軟件簇運行 105
3.5系統(tǒng)軟件簇BSW 集成 107
3.5.1BSW 平臺集成 107
3.5.2Det 集成 107
3.5.3EcuM 集成 107
3.5.4BswM 集成 110
3.5.5Nv 棧集成 110
3.5.6WdgM 集成 112
3.5.7Diag 棧集成 113
3.5.8RTE 集成 114
3.5.9OS 適配新的目標處理器 115
3.5.10生成BSW 代碼 115
3.6生成MCAL 代碼 116
3.6.1安裝并運行Cobra McalImporter 116
3.6.2安裝并運行Cobra McalGen 117
3.7要點回顧 119

第4章基于TDA4VM BIP 的ComCluster 通信軟件簇120
4.1AUTOSAR Com IPdu 通信 121
4.1.1Cobra-BIP 信號接口的自動更新 121
4.1.2發(fā)送方向ComSignal 通知 125
4.1.3接收方向ComSignal 通知 128
4.1.4ComIPdu 發(fā)送模式選擇 132
4.1.5IPdu 收發(fā)通知實現(xiàn)報文有效性檢查 133
4.1.6PDU 的帶寬優(yōu)化發(fā)送 136
4.2CAN 通信 138
4.2.1CAN 配置自動推送 139
4.2.2MCAL 的配置生成 140
4.2.3CAN 總線關閉 144
4.3AUTOSAR CAN 網(wǎng)絡管理 146
4.3.1CanNM 的超時參數(shù) 148
4.3.2CanNM 報文數(shù)據(jù) 149
4.3.3部分網(wǎng)絡 150
4.4Gateway 網(wǎng)關路由 155
4.4.1路由的主要功能與原理 155
4.4.2路由性能 157
4.4.3AUTOSAR 信號路由 158
4.4.4AUTOSAR PDU 路由 161
4.4.5AUTOSAR Tp 路由 169
4.5以太網(wǎng)配置 172
4.5.1基于TDA4 的以太網(wǎng)應用 174
4.5.2SOME/IP 的服務調用 180
4.5.3以太網(wǎng)的報文格式與內容解析 182
4.6通信軟件簇BSW 集成 188
4.6.1EcuC PDU 集成 188
4.6.2Com-BswM 集成 188
4.6.3CanSM-Dem 集成 190
4.6.4ComM-Dcm 集成 190
4.6.5Can-MCAL 集成 191
4.7要點回顧 192

第5章基于TDA4VM BIP 的AppCluster 應用軟件簇193
5.1用戶應用的部署 193
5.1.1提取ECU 196
5.1.2用戶應用的分區(qū)分配 196
5.1.3用戶應用的任務調度分配 197
5.1.4生成任務調度OS 與應用的AUTOSAR 接口代碼 197
5.2測量與標定 198
5.3基于Cobra-BIP 描述測量標定 202
5.3.1創(chuàng)建AUTOSAR 測量量 202
5.3.2創(chuàng)建AUTOSAR 標定量 205
5.3.3使用AUTOSAR MCSD 生成A2L 文件 214
5.4要點回顧 215

第6章AUTOSAR 軟件持續(xù)集成216
6.1TDA4 異構核運行環(huán)境 216
6.1.1TDA4 實時安全域的啟動 216
6.1.2TDA4 計算域的啟動 217
6.1.3異構核的域間通信 219
6.1.4域間通信Mailbox 與DirectIpc 配置 220
6.1.5域間通信Mailbox 與DirectIpc 生成 222
6.2BSW 與MCAL 代碼集成 225
6.2.1EcuM-MCU 225
6.2.2CanIf-CAN 226
6.2.3Wdg-MCAL 226
6.2.4Fee-Fls 226
6.3BSW 與非MCAL 代碼集成 227
6.3.1目標時鐘 227
6.3.2EcuM 上下電 227
6.4Memory 存儲分配 228
6.4.1AUTOSAR 的Memory 抽象化 228
6.4.2Memory 存儲分配的持續(xù)集成 229
6.4.3安裝并運行Cobra MemMap 229
6.5編譯環(huán)境適配 231
6.5.1更改編譯選項 231
6.5.2添加編譯代碼 231
6.5.3適配新的目標處理器 231
6.5.4適配新的編譯器 231
6.6要點回顧 232