符合AUTOSAR架構(gòu)的車輛電控系統(tǒng)軟件配置庫部署和集成方法

韓慧，鞠妍，歐陽若川，王超，和衛(wèi)民，張曉謙，陳龍

(中國第一汽車股份有限公司技術(shù)中心，吉林長春 130000)

符合AUTOSAR架構(gòu)的車輛電控系統(tǒng)軟件配置庫部署和集成方法

韓慧，鞠妍，歐陽若川，王超，和衛(wèi)民，張曉謙，陳龍

(中國第一汽車股份有限公司技術(shù)中心，吉林長春 130000)

致力于提高日趨復(fù)雜的車輛電控系統(tǒng)軟件在不同硬件平臺(tái)的復(fù)用能力的AUTOSAR架構(gòu)應(yīng)用越來越廣泛。符合AUTOSAR架構(gòu)的軟件設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)過程必然要與軟件配置管理結(jié)合。在IBM Rational ClearCase環(huán)境下，對(duì)基于AUTOSAR架構(gòu)的車輛電控系統(tǒng)軟件配置管理四庫部署和集成方法進(jìn)行討論。應(yīng)用效果證明該方法能順暢地與項(xiàng)目組織結(jié)構(gòu)相結(jié)合，有效地增強(qiáng)專業(yè)積累能力、項(xiàng)目變更控制有效性和開發(fā)效率。

車輛電控系統(tǒng)軟件開發(fā)；軟件復(fù)用能力；AUTOSAR架構(gòu)；配置管理；ClearCase環(huán)境

0 引言

隨著車輛智能化程度越來越高，車輛電控部件越來越多，電控部件的軟件復(fù)雜度也隨之增高，致力于提高軟件在不同硬件平臺(tái)上復(fù)用的AUTOSAR框架得到了越來越多的汽車整車和零部件制造廠商的關(guān)注和應(yīng)用。AUTOSAR框架與軟件研發(fā)的配置管理如何結(jié)合，成為各車輛電控系統(tǒng)軟件研發(fā)機(jī)構(gòu)必須面對(duì)的課題。文中基于IBM Rational ClearCase配置管理工具，討論了符合AUTOSAR框架的軟件開發(fā)部署方式和集成方法。

1 AUTOSAR架構(gòu)簡(jiǎn)介

AUTOSAR(AUTomotive Open System ARchitecture)是由汽車制造商和供應(yīng)商共同合作開發(fā)和建立的一個(gè)車輛電子電氣架構(gòu)的開放工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[1]。AUTOSAR組織成立于2003年，截止2014年底已有157家企業(yè)成為該組織會(huì)員。AUTOSAR架構(gòu)包括應(yīng)用軟件、運(yùn)行時(shí)環(huán)境RTE和基礎(chǔ)軟件3部分。其中基礎(chǔ)軟件使用AUTOSAR接口通過RTE與應(yīng)用層交互。基礎(chǔ)軟件層劃分為MCAL(Microcontroller Abstraction)、OS(Operating System)、Services、Comunication、ECUAL(ECU Abstraction Layer)、CDD(Complex Device Drivers)6個(gè)模塊。AUTOSAR架構(gòu)示意圖見圖 1。

2 配置管理和IBM Rational ClearCase簡(jiǎn)介

配置管理起源于20世紀(jì)70年代的軟件行業(yè)，經(jīng)過40年發(fā)展，配置管理已成為軟件開發(fā)過程中必不可少的一個(gè)支撐過程，在CMMI和SPICE等國際軟件開發(fā)過程標(biāo)準(zhǔn)中，配置管理已是最基礎(chǔ)的一個(gè)必要過程域。配置管理目前在國際上已發(fā)展為第二代理論，并廣泛應(yīng)用。它最主要的功能版本管理為軟件復(fù)用提供了大量概念和方法論支持。

IBM Rational ClearCase是軟件配置管理業(yè)界最強(qiáng)大的工具之一，通過靈活運(yùn)用其版本、基線、分支、流、視圖等工具，可以大大提高軟件開發(fā)效率和復(fù)用能力。在進(jìn)行項(xiàng)目組織時(shí)，它可以應(yīng)用基本和UCM兩種模式。基本模式是國際通行的配置管理理論的一套實(shí)現(xiàn)方案，其標(biāo)簽、分支等功能的用法也與其他配置管理工具相近。UCM模式是IBM公司基于其在數(shù)千個(gè)企業(yè)中的實(shí)際應(yīng)用案例總結(jié)出來的一套工具套件，大大提高了配置管理工具的集成化程度，降低了配置管理員工作量，并規(guī)避了靈活的配置管理方式引入的一些集成陷阱[2]。基本模式應(yīng)用相對(duì)靈活，但配置管理員工作量較大，且容易出現(xiàn)問題；UCM模式的配置管理集成度高，但對(duì)團(tuán)隊(duì)成員的配置管理應(yīng)用能力要求較高。所以在項(xiàng)目實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品開發(fā)階段的不同，權(quán)衡選擇不同的模式。文中主要基于ClearCase的基本模式展開討論。

3 配置庫的四庫結(jié)構(gòu)

在配置庫建設(shè)初期，部門根據(jù)組織機(jī)構(gòu)設(shè)置和項(xiàng)目組織方式進(jìn)行配置庫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使配置庫與部門的開發(fā)方式緊密結(jié)合，發(fā)揮配置庫的最大作用。

配置庫設(shè)計(jì)時(shí)，可將配置庫根據(jù)歸屬權(quán)劃分為專業(yè)庫和項(xiàng)目庫。如圖 2所示的藍(lán)色部分為項(xiàng)目庫，綠色部分為專業(yè)庫。

專業(yè)庫可按專業(yè)設(shè)置劃分為組件，由各專業(yè)進(jìn)行開發(fā)和維護(hù)。在項(xiàng)目中，專業(yè)根據(jù)項(xiàng)目需求進(jìn)行組件的項(xiàng)目適應(yīng)性開發(fā)，并在完成開發(fā)后，將可用于后續(xù)項(xiàng)目的新功能點(diǎn)合并入專業(yè)庫，從而提高組件的適用性和復(fù)用率。而項(xiàng)目庫是集成了各專業(yè)組件適應(yīng)性開發(fā)結(jié)果的組件集合。

項(xiàng)目庫根據(jù)變更控制的要求劃分為開發(fā)庫、受控庫和產(chǎn)品庫。在項(xiàng)目開發(fā)初期，各專業(yè)隨時(shí)都有大量的文件修改和入庫活動(dòng)，此時(shí)應(yīng)用嚴(yán)格的變更控制會(huì)大大降低開發(fā)效率，所以此時(shí)可不應(yīng)用變更控制。項(xiàng)目進(jìn)入中后期，大部分開發(fā)工作已完畢，版本功能穩(wěn)定，此時(shí)變更引入錯(cuò)誤是導(dǎo)致項(xiàng)目版本不穩(wěn)定的主要原因，所以應(yīng)實(shí)施嚴(yán)格的變更審核和控制。而在設(shè)計(jì)鎖定、產(chǎn)品投放市場(chǎng)后，變更影響范圍將擴(kuò)大到銷售、售后服務(wù)、物流、采購、生產(chǎn)等部門，變更成本大幅增加，此時(shí)變更將由包括設(shè)計(jì)部門及其他的諸多部門共同決策，此時(shí)的工作產(chǎn)品應(yīng)存放在產(chǎn)品庫中，變更控制更為嚴(yán)格。

從投產(chǎn)狀態(tài)角度可將配置庫劃分為產(chǎn)品庫和過程庫。過程庫中包含設(shè)計(jì)部門研發(fā)過程文件，這些文件不是生產(chǎn)、采購等部門所關(guān)注的，但其完整程度卻為項(xiàng)目歷史狀態(tài)復(fù)現(xiàn)和后續(xù)項(xiàng)目復(fù)用提供了依據(jù)。

需要特別說明的是，四級(jí)配置庫的實(shí)現(xiàn)并不一定是有4份物理存儲(chǔ)，通過應(yīng)用配置管理工具的分支等功能，是可以在邏輯上實(shí)現(xiàn)四庫設(shè)置的。

4 基于IBM Rational ClearCase基本模式的配置庫部署和項(xiàng)目集成方法

在ClearCase配置管理工具環(huán)境下，四庫結(jié)構(gòu)可以采用多種方式來實(shí)現(xiàn)。此課題采用的方式是將配置庫目錄按專業(yè)組件進(jìn)行劃分，通過多級(jí)分支實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目庫。

專業(yè)庫組件的劃分依據(jù)是產(chǎn)品的邏輯功能和AUTOSAR框架。AUTOSAR框架將軟件劃分為應(yīng)用軟件、RTE和基礎(chǔ)軟件，而在實(shí)際項(xiàng)目的組織過程中，還包含有項(xiàng)目管理文件、項(xiàng)目集成開發(fā)環(huán)境、項(xiàng)目試驗(yàn)數(shù)據(jù)和項(xiàng)目發(fā)布等文件。為便于項(xiàng)目管理與集成、應(yīng)用軟件開發(fā)、基礎(chǔ)軟件開發(fā)的不同團(tuán)隊(duì)的工作開展，將項(xiàng)目集成與管理、應(yīng)用軟件、RTE與基礎(chǔ)軟件劃分在3個(gè)CVOB中。同時(shí)，不同團(tuán)隊(duì)需要使用統(tǒng)一的開發(fā)和集成環(huán)境，而將不同CVOB中的目錄組織為一個(gè)項(xiàng)目視圖為該問題提供了解決方案。此外，為便于產(chǎn)品成熟時(shí)將配置庫轉(zhuǎn)換為UCM模式以提高配置管理工作效率，其一級(jí)目錄的劃分應(yīng)以便于未來轉(zhuǎn)換為UCM組件為原則。而配置庫中所有元素的主干作為該產(chǎn)品的平臺(tái)化項(xiàng)目進(jìn)行維護(hù)。專業(yè)庫的組件劃分方法示意如圖3所示。

當(dāng)應(yīng)用項(xiàng)目啟動(dòng)后，項(xiàng)目的產(chǎn)品庫、受控庫和開發(fā)庫是通過編輯ClearCase配置規(guī)則創(chuàng)建項(xiàng)目的產(chǎn)品分支、集成分支和開發(fā)分支來完成的。同時(shí)通過配置和開發(fā)IBM Rational Clear Quest變更記錄類型實(shí)現(xiàn)了變更管理。產(chǎn)品分支、集成分支和

開發(fā)分支是自上而下的父子層級(jí)關(guān)系，子分支基于父分支的一個(gè)基線版本進(jìn)行創(chuàng)建，并在完成工作任務(wù)后向父分支合并。合并后通過創(chuàng)建基線形成穩(wěn)定版本，并提交給不同部門，滿足相應(yīng)的交付要求。產(chǎn)品分支、集成分支和開發(fā)分支的部署方法如圖4所示。

其中“EMS_GA_P”分支為產(chǎn)品分支，“EMS_GA_I”分支是項(xiàng)目集成和受控庫分支，“EMS_GA_D”是項(xiàng)目開發(fā)分支。

5 配置庫部署和項(xiàng)目集成方法的應(yīng)用效果

為驗(yàn)證此部署和集成方法的實(shí)際使用效果，課題組在某系列發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)項(xiàng)目上開展了3年試點(diǎn)應(yīng)用。在AUTOSAR框架基礎(chǔ)上對(duì)開發(fā)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了調(diào)整，劃分為項(xiàng)目管理及系統(tǒng)組、應(yīng)用軟件開發(fā)組和平臺(tái)軟件開發(fā)組，并據(jù)此分別創(chuàng)建了PROJ_cvob、EMS_cvob和PLT_cvob 3個(gè)VOB。其中集成開發(fā)環(huán)境的建立和維護(hù)歸入項(xiàng)目管理及系統(tǒng)組，存儲(chǔ)于PROJ_cvob中。同時(shí)對(duì)應(yīng)用軟件開發(fā)組和平臺(tái)軟件開發(fā)組開放了訪問權(quán)限，在配置庫中完成集成開發(fā)環(huán)境的搭建，從而為全體項(xiàng)目成員提供了統(tǒng)一的集成開發(fā)環(huán)境，以提高集成開發(fā)效率。

在對(duì)配置庫完成規(guī)劃部署后，該項(xiàng)目的NG5版本于2011年開始開發(fā)工作，通過EMS_NG5_P、EMS_NG5_I和EMS_NG5_D三個(gè)分支構(gòu)成了產(chǎn)品庫、受控庫和開發(fā)庫，于2013年完成最終版本交付。交付完成后，項(xiàng)目組開展了各專業(yè)平臺(tái)化功能點(diǎn)分析和升級(jí)工作，如圖5中的模塊平臺(tái)產(chǎn)品版本升級(jí)為1.01版。后續(xù)的NG6版本于2014年開始開發(fā)工作，通過復(fù)用各專業(yè)庫最新穩(wěn)定版本繼承了第一個(gè)應(yīng)用版本的最新特性。

從項(xiàng)目實(shí)際運(yùn)行情況看，此種部署方法與項(xiàng)目組織結(jié)構(gòu)和AUTOSAR框架結(jié)合緊密，各團(tuán)隊(duì)職責(zé)明確、工作順暢，減少了大量不必要的溝通過程，是行之有效的部署方法。同時(shí)，通過項(xiàng)目?jī)?nèi)1個(gè)平臺(tái)版本和2個(gè)應(yīng)用版本的并行開發(fā)實(shí)踐，其主要度量指標(biāo)的對(duì)比見表 1，項(xiàng)目復(fù)用工作的工作量大幅降低，交付過程大為簡(jiǎn)化，交付質(zhì)量也得到明顯提高。同時(shí)還應(yīng)用了粒度可控的變更管理方法，使項(xiàng)目開發(fā)效率和交付質(zhì)量得到了更好的平衡。

表1 新舊部署集成方法對(duì)比

6 結(jié)束語

通過將CVOB按工程師團(tuán)隊(duì)劃分，組件按AUTOSAR架構(gòu)劃分，研發(fā)部門形成了完整的專業(yè)庫；通過創(chuàng)建層級(jí)分支結(jié)構(gòu)形成了產(chǎn)品庫、受控庫和開發(fā)庫，從而完成四庫部署；通過將多個(gè)CVOB中的多專業(yè)組件組織在一個(gè)視圖內(nèi)，統(tǒng)一集成開發(fā)環(huán)境。項(xiàng)目應(yīng)用證明：這種配置庫部署和集成方法能夠有效提高軟件復(fù)用能力和交付效率。

【1】AUTOSAR Technical Overview[OL].http://www.autosar.org/about/technical-overview/,2015-02-02.

【2】軟件配置管理IBM Rational技術(shù)白皮書(版本1.1)[M]，2004.

《汽車零部件》征稿啟事

一、《汽車零部件》雜志簡(jiǎn)介

《汽車零部件》(Automobile Parts)是由國家科技部主管，中國科學(xué)技術(shù)信息研究所、中國汽車零部件工業(yè)公司主辦，機(jī)械工業(yè)汽車零部件產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢測(cè)中心承辦的以汽車零部件技術(shù)發(fā)展為內(nèi)容的技術(shù)性科技期刊。

《汽車零部件》2006年1月起試刊(內(nèi)部交流)，2008年1月正式創(chuàng)刊，2009年1月改成月刊，每月28號(hào)出版，大16開，精美全彩色印刷，國際刊號(hào)ISSN 1674-1986，國內(nèi)統(tǒng)一刊號(hào)CN11-5661/TH，面向全國公開發(fā)行。

《汽車零部件》內(nèi)容上著重技術(shù)介紹，涉及理論研究、產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造工藝技術(shù)、設(shè)備使用維修和技術(shù)改造方面的最新科研生產(chǎn)成果和國內(nèi)外最新發(fā)展動(dòng)向。

刊物的主要欄目：聚焦決策者、研究與開發(fā)、檢測(cè)與維修、動(dòng)態(tài)與綜述、技術(shù)新視野、市場(chǎng)與信息等。

二、稿件要求

(1)來稿內(nèi)容應(yīng)突出市場(chǎng)信息分析的準(zhǔn)確性和來源的可靠性，技術(shù)內(nèi)容的先進(jìn)性、新穎性、實(shí)用性。稿件的格式順序：題目，作者姓名，工作單位、所在省市和郵編，400字左右的中文摘要及3～8個(gè)關(guān)鍵詞，正文部分(一般包括引言、主體部分、結(jié)束語，應(yīng)寫出目的、方法、結(jié)果、結(jié)論，應(yīng)分節(jié))，參考文獻(xiàn)，作者簡(jiǎn)介(包括姓名，出生年，性別，學(xué)位，職稱，研究方向，E-mail)；科技性論文還應(yīng)加英文篇名、英文的作者單位、英文摘要及英文關(guān)鍵詞。文中使用的物理量、單位、符號(hào)必須符合中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)。

(2)文章行文表達(dá)要正確、通順，引用數(shù)據(jù)和資料應(yīng)可靠準(zhǔn)確。

(3)文末請(qǐng)附上作者的通信地址、郵編和聯(lián)系電話。

(4)插圖應(yīng)為計(jì)算機(jī)制圖，做到布局合理、圖形清晰、比例適中。

(5)參考文獻(xiàn)的著錄項(xiàng)目要齊全。

(6)若來稿為國家自然科學(xué)基金等國家或部委的重點(diǎn)基金資助，或曾獲得國家或部委的獎(jiǎng)勵(lì)，請(qǐng)?jiān)谖恼碌谝豁摰淖笙陆亲⒚鳌?/p>

(7)一稿不得多投，一切侵權(quán)事宜由作者負(fù)責(zé)。文責(zé)由作者自負(fù)，在尊重作者文意的基礎(chǔ)上，編輯部有權(quán)對(duì)稿件進(jìn)行刪改。15天內(nèi)通知錄用結(jié)果。

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(《汽車零部件》編輯部)

An AUTOSAR-compliant Deployment and Integration Method for Software ConfigurationRepository of Vehicle Electronic Control System

HAN Hui,JU Yan,OUYNAG Ruochuan,WANG Chao,HE Weimin,ZHANG Xiaoqian,CHEN Long

(Research and Development Center,China FAW Group Corporation, Changchun Jilin 130000,China)

The software complexity of vehicle electronic control system is increasing rapidly. To improve the software reusability for different hardware platforms, AUTOSAR architecture which is created by international major OEMs and suppliers is applied more and more widely.The software design and realization process accord with AUTOSAR architecture must combine with software configuration management. In IBM Rational ClearCase environment, the four bases construction and integration method for vehicle electronic control system software based on AUTOSAR architecture were discussed. The application of this method in projects has proved that this method can be combined with project organization tightly, enhancing development capability for components, improving efficiency of change management.

Software development for vehicle electronic control system; Software reusability; AUTOSAR architecture; Configuration management; ClearCase environment

2015-07-13

韓慧，男，碩士，從事電子控制系統(tǒng)開發(fā)。E-mail:hanhui@rdc.faw.com.cn。