基于AUTOSAR模型的電控系統(tǒng)軟件的集成實(shí)現(xiàn)

何曉明 趙光亮 史家濤

摘要：嵌入式軟件的兼容性與可靠性成為汽車行業(yè)普遍關(guān)注的問(wèn)題。本文結(jié)合汽車開(kāi)放系統(tǒng)架構(gòu)AUTOSAR，以MATLAB/Simulink軟件為依托，敘述了一種AUTOSAR模型與非AUTOSAR架構(gòu)的基礎(chǔ)軟件集成生成可執(zhí)行程序的過(guò)渡集成實(shí)現(xiàn)方法，為開(kāi)發(fā)符合AUTOSAR標(biāo)準(zhǔn)的電控系統(tǒng)嵌入式軟件提供了參考。

關(guān)鍵詞：AUTOSAR;模型;嵌入式軟件

中圖分類號(hào)：U469.72? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-957X（2021）14-0004-02

0? 引言

隨著汽車電子行業(yè)的發(fā)展，對(duì)電控系統(tǒng)嵌入式軟件的兼容性和可靠性越來(lái)越高，符合AUTOSAR架構(gòu)的嵌入式軟件成為發(fā)展趨勢(shì)。在實(shí)際開(kāi)發(fā)過(guò)程中，應(yīng)用軟件可以選擇使用MATLAB/Simulink模型實(shí)現(xiàn)，基礎(chǔ)軟件部分采用手寫(xiě)代碼實(shí)現(xiàn)。在嵌入式軟件由非AUTOSAR架構(gòu)切換到AUTOSAR架構(gòu)的過(guò)渡過(guò)程中，應(yīng)該采用合適的方法來(lái)完成軟件的集成，本文提出了一種基于AUTOSAR模型的電控系統(tǒng)嵌入式軟件的集成方法，即當(dāng)應(yīng)用軟件部分采用AUTOSAR架構(gòu)的模型，基礎(chǔ)軟件部分復(fù)用非AUTOSAR架構(gòu)的代碼時(shí)嵌入式軟件的集成方法。

1? AUTOSAR模型接口設(shè)計(jì)

AUTOSAR模型是由MATLAB中的Simulink模型實(shí)現(xiàn)的，每個(gè)模型對(duì)應(yīng)一個(gè)軟件組件，軟件組件之間的數(shù)據(jù)交互通過(guò)RTE層實(shí)現(xiàn)。要將數(shù)據(jù)傳到RTE層，在模型中就要有對(duì)應(yīng)的端口。一般而言，在軟件組件之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交互的端口有Send-Receive類型和Client-Server類型。在軟件組件和基礎(chǔ)軟件之間數(shù)據(jù)交互的端口為Client-Server類型。其中Send-Receive類型的端口在模型中的描述如圖1所示。

在圖1中，rsr_Arg1和rsr_Arg2為兩個(gè)接收端口，psr_Out1為一個(gè)發(fā)送端口。在模型生成的代碼中，對(duì)應(yīng)rsr_Arg1端口的函數(shù)為Rte_Read_rsr_Arg1_rsr_Arg1（&tmpRead），該函數(shù)在模型中調(diào)用，在RTE模塊中完成定義。對(duì)于發(fā)送端口psr_Out1，在模型生成的代碼中對(duì)應(yīng)的端口函數(shù)為Rte_Write_psr_Out1_psr_Out1（tmpRead + tmpRead_0），該函數(shù)在RTE模塊完成定義。

Client-Server類型的端口類似于C代碼中的函數(shù)調(diào)用，在模型中可以使用Simulink自帶的FunctionCaller模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)。如果是模型和基礎(chǔ)軟件之間有數(shù)據(jù)交互，這時(shí)模型中一般為客戶端，基礎(chǔ)軟件中一般為服務(wù)器端。下面首先介紹客戶端端口在模型、代碼中的描述。如果在模型中需要調(diào)用C代碼中的BSW_SendData函數(shù)，則需要模型中構(gòu)造一個(gè)客戶端端口，如圖2所示。從圖中可以看出函數(shù)BSW_SendData有port和byte兩個(gè)輸入?yún)?shù)。該端口在模型生成代碼中的描述為Rte_Call_rcs_BSW_SendData_BSW_SendData（25，18），該函數(shù)在RTE模塊完成定義。

服務(wù)器端口將在第二部分結(jié)合基礎(chǔ)軟件接口開(kāi)發(fā)來(lái)展開(kāi)論述。模型生成代碼時(shí)會(huì)產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的ARXML文件，這些文件中描述了模型對(duì)外的端口，也是RTE模塊的輸入。

2? 基礎(chǔ)軟件接口開(kāi)發(fā)

對(duì)于基礎(chǔ)軟件部分，需要完成對(duì)原來(lái)代碼的整改。首先梳理基礎(chǔ)軟件部分與應(yīng)用軟件部分的軟件交互，包括全局變量和函數(shù)等。梳理清楚之后，將原來(lái)的變量接口全部修改為函數(shù)接口。然后再通過(guò)Client-Server類型的端口形式完成與模型之間的數(shù)據(jù)交互。在項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)中，基礎(chǔ)軟件部分一般是服務(wù)器端，模型中使用的端口一般是客戶端，從代碼層面來(lái)講即為在模型中通過(guò)RTE層調(diào)用代碼中的函數(shù)。

在基礎(chǔ)軟件部分，也需要提供對(duì)應(yīng)端口的ARXML文件，此處可以借助MATLAB來(lái)生成ARXML文件。結(jié)合第一部分客戶端端口的例子，在BSWTest.c文件中有函數(shù)BSW_SendData（uint8 port，uint8 byte），該函數(shù)需要提供給應(yīng)用層使用。此時(shí)可以創(chuàng)建符合AUTOSAR架構(gòu)的模型BSWTest.slx，在模型中使用Simulink Function模塊創(chuàng)建一個(gè)服務(wù)器端，如圖3所示。最后模型生成代碼生成BSWTest.arxml文件，該文件中描述的服務(wù)器端口可以與BSWTest.c中的函數(shù)BSW_SendData（uint8 port，uint8 byte）對(duì)應(yīng)，可以用作RTE模塊的輸入。

3? RTE代碼實(shí)現(xiàn)

通過(guò)上述第一部分和第二部分的介紹，在模型生成代碼中端口對(duì)應(yīng)的函數(shù)實(shí)現(xiàn)是在RTE層。下面詳細(xì)介紹RTE代碼的實(shí)現(xiàn)過(guò)程。RTE代碼生成的輸入文件為軟件組件和基礎(chǔ)軟件等部分對(duì)應(yīng)的ARXML文件，RTE模塊可以采用ETAS公司的工具鏈，通過(guò)配置實(shí)現(xiàn)RTE模塊的代碼生成。

通過(guò)RTE工具鏈生成代碼的輸入為軟件組件和基礎(chǔ)軟件部分對(duì)應(yīng)的ARXML文件。結(jié)合第一部分和第二部分的例子，以圖4中連接關(guān)系來(lái)說(shuō)明。

在圖4中共有兩個(gè)軟件組件和一個(gè)基礎(chǔ)軟件服務(wù)模塊，對(duì)應(yīng)模型實(shí)現(xiàn)分別為T(mén)est1.slx、Test2.slx和BSWTest。在這三個(gè)模塊中需要實(shí)現(xiàn)的連接關(guān)系有：

①Send-Receive類型端口：Test1.slx的發(fā)送端口psr_Out1_Out1連接到Test2.slx的接收端口rsr_Out1_Out1。

②Client-Server類型端口：BSWTest的服務(wù)器端口pcs_BSW_SendData連接到Test1.slx的接收端端口rcs_BSW_SendData。

將以上三個(gè)模塊對(duì)應(yīng)的ARXML文件導(dǎo)入ISOLAR-AB工具中并創(chuàng)建軟件組件，可在軟件組件中完成以上關(guān)系的連接，連接關(guān)系圖如圖5所示。

完成軟件組件之后，再配置生成系統(tǒng)映射、軟件組件到ECU映射、ECU抽象及任務(wù)調(diào)度表，就可調(diào)度RTE代碼生成器RTEGen.exe生成RTE模塊的代碼。

4? 結(jié)論

本文參考AUTOSAR架構(gòu)，分三部分介紹了基于AUTOSAR架構(gòu)模型和傳統(tǒng)基礎(chǔ)軟件代碼的開(kāi)發(fā)集成方法，即AUTOSAR模型接口設(shè)計(jì)、基礎(chǔ)軟件接口開(kāi)發(fā)、RTE代碼實(shí)現(xiàn)。該方法對(duì)于項(xiàng)目從非AUTOSAR架構(gòu)轉(zhuǎn)換為AUTOSAR架構(gòu)的過(guò)渡時(shí)期的開(kāi)發(fā)，具有重要的意義。

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