ทำความเข้าใจเกี่ยวกับรถยนต์และสถาปัตยกรรม

AUTOSAR (สถาปัตยกรรมระบบเปิดยานยนต์) สามารถกำหนดเป็นแพลตฟอร์มทั่วไปสำหรับอุตสาหกรรมยานยนต์ทั้งหมดที่ออกแบบมาเพื่อเพิ่มขอบเขตการใช้งานสำหรับการทำงานของยานยนต์โดยไม่ส่งผลกระทบต่อรูปแบบการทำงานในปัจจุบัน AUTOSAR เป็นสถาปัตยกรรมซอฟต์แวร์แบบเปิดและเป็นมาตรฐานซึ่งได้รับการพัฒนาร่วมกันโดยผู้ผลิตรถยนต์ซัพพลายเออร์และผู้พัฒนาเครื่องมือ ในบทความนี้เราจะได้เรียนรู้ว่า AUTOSAR คืออะไรและเกี่ยวกับเลเยอร์ต่างๆในสถาปัตยกรรม

คำขวัญหลักของ AUTOSAR คือ“ ร่วมมือด้านมาตรฐานแข่งขันกันนำไปใช้งาน” สถาปัตยกรรมที่เป็นเอกลักษณ์นี้ได้รับการพัฒนาเพื่อสร้างและรักษามาตรฐานร่วมกันระหว่างผู้ผลิตซัพพลายเออร์ซอฟต์แวร์และผู้พัฒนาเครื่องมือเพื่อให้สามารถส่งมอบผลลัพธ์ของกระบวนการได้โดยไม่ต้องมีการเปลี่ยนแปลงใด ๆ

AUTOSAR - มันเริ่มต้นได้อย่างไร?

ในปี 2546 ความร่วมมือของ AUTOSAR ก่อตั้งขึ้นในฐานะพันธมิตรของผู้ผลิต OEM (Original Equipment Manufacturer) ซัพพลายเออร์ยานยนต์ Tyre 1 ผู้ผลิตเซมิคอนดักเตอร์ซัพพลายเออร์ซอฟต์แวร์ซัพพลายเออร์เครื่องมือและอื่น ๆ พวกเขากำหนดให้ AUTOSAR เป็นมาตรฐานอุตสาหกรรมแบบเปิดสำหรับสถาปัตยกรรมซอฟต์แวร์ยานยนต์โดยพิจารณาจากสถาปัตยกรรม E / E ของยานยนต์ที่แตกต่างกันที่มีอยู่และความสัมพันธ์นั้นและจะก่อตัวขึ้นในอนาคต

10 คู่ค้าหลักของ AutoSARเป็นกลุ่ม BMW, Bosch, ยุโรป, DaimlerChrysler, บริษัท Ford Motor, General Motors, PSA Peugeot Citroen, SiemensVDO โตโยต้ามอเตอร์คอร์ปอเรชั่นและโฟล์คสวาเกน

ความสำคัญของ AUTOSAR

โครงสร้างพื้นฐานของ AUTOSAR ไม่ใช่เรื่องง่าย แต่เหตุใดจึงจำเป็นต้องแนะนำโครงสร้างพื้นฐานที่ซับซ้อนเช่นนี้ให้กับอุตสาหกรรมยานยนต์ ประการแรกทำไมเราต้องใช้ AUTOSAR?

เนื่องจากความต้องการยานยนต์อัจฉริยะปลอดภัยและชาญฉลาดเพิ่มขึ้นการแข่งขันในอุตสาหกรรมยานยนต์ก็จะเพิ่มขึ้นเช่นกัน ระบบอัจฉริยะและยานพาหนะทั้งหมดนี้ไม่สามารถใช้งานได้โดยหน่วยงานเดียว

ตัวอย่างเช่นรถมีถุงลมนิรภัยระบบ GPS การรวมระบบอัจฉริยะเป็นต้นคุณสมบัติทั้งหมดนี้นำไปใช้กับECU (หน่วยควบคุมอิเล็กทรอนิกส์) ที่แตกต่างกันโดยอุตสาหกรรมยานยนต์ต่างๆดังนั้นหน่วยยานยนต์ที่แตกต่างกันทั้งหมดควรสามารถทำงานร่วมกันได้ รับเต้าเสียบที่ต้องการ

นอกจากนี้ยังช่วยในกระบวนการพัฒนาซอฟต์แวร์เนื่องจากจนถึงช่วงเวลาที่ผ่านมาซอฟต์แวร์ที่พัฒนาขึ้นสำหรับอุตสาหกรรมยานยนต์มุ่งเน้นไปที่การส่งมอบฟังก์ชันการทำงานของระบบเท่านั้นและพวกเขาไม่เคยสนใจว่าจะมีผลกระทบอะไรกับระบบบ้าง มีความซับซ้อนมากขึ้นเนื่องจากมีฟังก์ชั่นมากมายใน ECU ต่างๆในเครือข่ายยานพาหนะต่างๆ มันกลายเป็นปัญหาที่สำคัญยิ่งขึ้นเมื่อมีขั้นตอนการพัฒนาที่ไม่ได้มาตรฐานเพิ่มขึ้น ดังนั้นพวกเขาจึงได้พัฒนา AUTOSAR

เลเยอร์ต่างๆของสถาปัตยกรรม AUTOSAR

หากคุณดูภาพด้านบนคุณสามารถระบุได้ว่าสถาปัตยกรรมของ AUTOSAR นั้นประกอบด้วยเลเยอร์หลักสามชั้นซึ่ง ได้แก่

• Application Layer
• สภาพแวดล้อมรันไทม์ (RTE)
• ซอฟต์แวร์พื้นฐาน (BSW)

แต่ละเลเยอร์เหล่านี้มีจุดประสงค์ของตัวเองและมีการดำเนินการเฉพาะเพื่อดำเนินการ

Application Layer

เลเยอร์แอ็พพลิเคชัน AUTOSAR ประกอบด้วยแอพพลิเคชั่นต่างๆและส่วนประกอบซอฟต์แวร์เฉพาะที่ออกแบบมาเพื่อทำงานเฉพาะตามคำแนะนำที่กำหนด ชั้นแอปพลิเคชันเป็นชั้นบนสุดของสถาปัตยกรรมซอฟต์แวร์ของ AUTOSAR นั่นเป็นเหตุผลว่าทำไมจึงมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับแอปพลิเคชันยานพาหนะทั้งหมด เลเยอร์แอปพลิเคชันประกอบด้วยองค์ประกอบที่สำคัญที่สุดสามส่วนที่ควรนำมาพิจารณา พวกเขามีโปรแกรมซอฟต์แวร์ส่วนประกอบพอร์ตของส่วนประกอบเหล่านี้และการเชื่อมต่อพอร์ต

ส่วนประกอบซอฟต์แวร์ช่วยให้มั่นใจได้ถึงการทำงานของระบบย่อยซึ่งเกี่ยวข้องกับการดำเนินการและองค์ประกอบข้อมูลที่ซอฟต์แวร์ต้องการและทรัพยากรที่จำเป็นโดยส่วนประกอบ และแหล่งที่มาของแอปพลิเคชันไม่ขึ้นอยู่กับตำแหน่งของส่วนประกอบแบบโต้ตอบประเภทของ ECU ที่มีการแมปส่วนประกอบและจำนวนครั้งที่ส่วนประกอบถูกสร้างอินสแตนซ์ในระบบ

Runtime Environment (RTE) Layer

เลเยอร์สภาพแวดล้อมรันไทม์สร้างสภาพแวดล้อมที่เหมาะสมสำหรับการทำงานของส่วนประกอบซอฟต์แวร์ (SWCs) SWC จะขึ้นอยู่กับอินเทอร์เฟซที่จัดเตรียมโดย RTE เสมอ

ถือได้ว่าเป็นศูนย์กลางการสื่อสารระหว่าง ECUที่อยู่ภายในเครือข่าย ช่วยให้ส่วนประกอบซอฟต์แวร์ทำงานโดยไม่ขึ้นกับกลไกและช่องทางการสื่อสาร เสียสละคือการทำให้เป็นไปได้โดยการทำแผนที่ความสัมพันธ์การสื่อสารระหว่างส่วนประกอบที่นำมาใช้ในแม่แบบที่แตกต่างกันเพื่อเป็นกลไกเฉพาะการสื่อสารภายในเช่นโทรหรือกลไกการสื่อสารระหว่าง ECU เช่นข้อความ COM

RTE มีหน้าที่จัดการวงจรชีวิตของ SWC ควรเริ่มต้นและปิดฟังก์ชันตามความต้องการ นอกจากนี้ยังทำหน้าที่เป็นชั้นแยกระหว่างApplication Software (ASW)และBase Software (BSW) โดยที่ซอฟต์แวร์ Base ได้รับอนุญาตให้เรียกใช้ฟังก์ชัน API หรือโมดูลอื่น ๆ โดยตรง แต่ซอฟต์แวร์แอปพลิเคชันสามารถสื่อสารผ่านพอร์ตเท่านั้น

RTE ถูกสร้างขึ้นในสองเฟส

• ระยะสัญญา: ระยะนี้ไม่ขึ้นอยู่กับ ECU และให้สัญญาระหว่างซอฟต์แวร์แอปพลิเคชันและ RTE นั่นคือ API ของส่วนประกอบ ASW สามารถเข้ารหัสได้

มันทำให้เกิดส่วนหัวที่ระบุส่วนประกอบ ASW ซึ่งเราสามารถรวมไว้ในซอร์สโค้ดได้ ไฟล์ส่วนหัวประกอบด้วยฟังก์ชัน RTE API ทั้งหมดที่สามารถใช้ใน ASW ได้และยังมีการประกาศประเภทข้อมูลและโครงสร้างที่จำเป็นที่ส่วนประกอบ ASW ต้องการในไฟล์ส่วนหัว

• Generation Phase: ระยะ นี้จะมุ่งเน้นไปที่การสร้างรหัสคอนกรีตสำหรับ ECU ที่กำหนด ด้วยส่วนประกอบ ASW และไฟล์ส่วนหัวที่สร้างขึ้นในระยะสัญญาและรหัส BSW ที่จำเป็นทั้งหมดรหัสที่สร้างขึ้นสามารถรวบรวมเป็นไฟล์ปฏิบัติการสำหรับ ECU

ซอฟต์แวร์พื้นฐาน (BSW)

เลเยอร์ซอฟต์แวร์พื้นฐานสามารถกำหนดเป็นซอฟต์แวร์มาตรฐานที่สามารถให้บริการกับส่วนประกอบซอฟต์แวร์ AUTOSAR และยังใช้เพื่อเรียกใช้ส่วนการทำงานของซอฟต์แวร์ ซอฟต์แวร์พื้นฐานประกอบด้วยส่วนประกอบมาตรฐานและ ECU ที่ระบุ

เลเยอร์ซอฟต์แวร์พื้นฐานแบ่งออกเป็น 4 ส่วนหลัก ๆ ได้แก่ Services Layer, ECU Abstraction Layer, Microcontroller Abstraction Layer และ Complex Drivers

I. ชั้นบริการ

เป็นชั้นบนสุดของชั้นซอฟต์แวร์พื้นฐานโดยมีโมดูลซอฟต์แวร์พื้นฐานให้กับซอฟต์แวร์แอปพลิเคชันและเป็นอิสระจากไมโครคอนโทรลเลอร์และฮาร์ดแวร์ECU

ชั้นบริการจัดเตรียมฟังก์ชันต่างๆเช่น

• บริการหน่วยความจำ (การจัดการ NVRAM)
• บริการวินิจฉัย (รวมถึง UDS การสื่อสารและหน่วยความจำผิดพลาด)
• การสื่อสารและการจัดการเครือข่ายยานพาหนะ
• การจัดการสถานะ ECU
• ระบบปฏิบัติการ (OS)

การติดตั้งของเลเยอร์นี้ใช้เฉพาะสำหรับไมโครคอนโทรลเลอร์ (MCU) ชิ้นส่วนของฮาร์ดแวร์ ECU และแอปพลิเคชัน

II. ECU Abstraction Layer

เลเยอร์นี้ทำหน้าที่เป็นอินเทอร์เฟซของเลเยอร์นามธรรมของไมโครคอนโทรลเลอร์ซึ่งมีไดรเวอร์บางตัวของอุปกรณ์ภายนอกด้วย มีการเข้าถึงอุปกรณ์ต่อพ่วงและอุปกรณ์ไม่ว่าจะอยู่ที่ใดทั้งภายในหรือภายนอกของไมโครคอนโทรลเลอร์ นอกจากนี้ยังมี API เพื่อเชื่อมต่อกับไมโครคอนโทรลเลอร์

สาม. ไมโครคอนโทรลเลอร์ Abstraction Layer (MCAL)

ไมโครคอนโทรลเลอร์เลเยอร์เป็นเส้นทางการเข้าถึงเพื่อสื่อสารกับฮาร์ดแวร์ เลเยอร์นี้ถูกจัดกรอบเพื่อหลีกเลี่ยงการเข้าถึงการลงทะเบียนไมโครคอนโทรลเลอร์โดยตรง ไมโครคอนโทรลเลอร์ Abstraction Layer (MCAL)เป็นชั้นฮาร์ดแวร์ที่ออกแบบมาเพื่อให้แน่ใจว่าการอินเตอร์เฟซมาตรฐานเพื่อให้องค์ประกอบของซอฟต์แวร์พื้นฐาน ให้ค่าอิสระไมโครคอนโทรลเลอร์สำหรับส่วนประกอบของซอฟต์แวร์พื้นฐานและยังจัดการอุปกรณ์ต่อพ่วงไมโครคอนโทรลเลอร์

MCAL มีกลไกการแจ้งเตือนเพื่อให้สามารถรองรับการกระจายคำสั่งการตอบสนองและข้อมูลไปยังกระบวนการต่างๆ นอกเหนือจากนี้ MCAL ยังสามารถรวมฟังก์ชันและอุปกรณ์บางอย่างเช่น Digital I / O (DIO), Analog / Digital Converter (ADC), Pulse Width (De) Modulator (PWM, PWD), EEPROM (EEP), Flash (FLS), จับภาพเปรียบเทียบ Uni (CCU), Watchdog Timer (WDT), Serial Peripheral Interface (SPI), I2C Bus

IV. โปรแกรมควบคุมอุปกรณ์ที่ซับซ้อน (CDD)

ชั้นนี้จะมีระยะเวลาที่พิเศษและความต้องการการทำงานสำหรับการจัดการกับความซับซ้อนเซ็นเซอร์และตัวกระตุ้นCDD ใช้สำหรับจัดการกับฟังก์ชันที่ซับซ้อนไม่พบในเลเยอร์อื่น ๆ และมีความสามารถในการเข้าถึงไมโครคอนโทรลเลอร์โดยตรง ฟังก์ชั่นที่ซับซ้อน ได้แก่ การควบคุมการฉีดการควบคุมค่าไฟฟ้าการตรวจจับการเพิ่มตำแหน่งเป็นต้น

วัตถุประสงค์ของ AUTOSAR

AUTOSAR ถูกสร้างขึ้นด้วยเหตุผลบางประการที่เป็นประโยชน์สำหรับปัจจุบันและจะเป็นประโยชน์ในอนาคตด้วยโดยมีวัตถุประสงค์บางประการที่ระบุไว้ด้านล่าง

• การใช้งานและการกำหนดมาตรฐานของฟังก์ชันพื้นฐานในฐานะโซลูชัน "แกนมาตรฐาน" ทั่วทั้งอุตสาหกรรม
• การรวมโมดูลการทำงานจากซัพพลายเออร์ที่แตกต่างกัน
• ง่ายต่อการบำรุงรักษากระบวนการตลอดวงจรชีวิต
• ความสามารถในการปรับขนาดยานพาหนะที่แตกต่างกันโดยไม่ขึ้นกับแพลตฟอร์ม
• การเปิดใช้งานความซ้ำซ้อน
• การพิจารณาความพร้อมใช้งานและข้อกำหนดด้านความปลอดภัย
• ถ่ายโอนฟังก์ชั่นจาก ECU หนึ่งไปยัง ECU อื่นภายในเครือข่ายได้อย่างง่ายดาย
• ใช้ฮาร์ดแวร์เชิงพาณิชย์นอกชั้นวาง (COTS) มากขึ้น
• การอัปเดตและอัปเกรดซอฟต์แวร์เป็นประจำตลอดอายุการใช้งานของยานพาหนะ

ประโยชน์ของ AUTOSAR

AUTOSAR ให้ประโยชน์ที่แตกต่างกันในช่วงต่างๆของวงจรชีวิตของยานพาหนะ

OEM:ด้วย AUROSAR คุณสามารถใช้รหัสซอฟต์แวร์เดียวกันซ้ำแล้วซ้ำอีกสำหรับ OEM ที่แตกต่างกัน มีความยืดหยุ่นมากขึ้นในการปรับให้เข้ากับการออกแบบที่แตกต่างกันและยังช่วยลดเวลาและต้นทุนในการผลิต

ซัพพลายเออร์:ซัพพลายเออร์สามารถเพิ่มประสิทธิภาพในการพัฒนาฟังก์ชันและสร้างรูปแบบธุรกิจของตนเองที่เหมาะสมกับพวกเขา

ผู้ให้บริการเครื่องมือ: AUTOSAR มีอินเทอร์เฟซทั่วไปที่ช่วยให้ผู้ให้บริการเครื่องมือกำหนดมาตรฐานกระบวนการพัฒนาของตน

ผู้เข้าสู่ตลาดใหม่:สำหรับผู้เข้าใหม่ AUTOSAR ทำหน้าที่เป็นอินเทอร์เฟซที่โปร่งใสและกำหนดไว้ซึ่งสามารถช่วยให้พวกเขาเข้าใจมาตรฐานอุตสาหกรรมและสร้างรูปแบบธุรกิจของตนเองได้

คุณคาดหวังอะไรได้บ้างจาก AUTOSAR?

AUTOSAR ได้รับการออกแบบมาเพื่อตอบสนองวัตถุประสงค์ที่หลากหลายสำหรับหน่วยงานต่างๆของอุตสาหกรรมยานยนต์ เนื่องจากมีความหลากหลายและยืดหยุ่นคุณจึงสามารถทำหลายสิ่งได้นอกเหนือจากนั้นผลลัพธ์พื้นฐานบางประการที่ AUTOSAR สามารถให้คุณได้คือความสามารถในการนำซอฟต์แวร์กลับมาใช้ใหม่สำหรับหลาย ๆ หน่วยและซอฟต์แวร์ที่ใช้สามารถแลกเปลี่ยนได้ทุกเมื่อ จำเป็นต้อง AUTOSAR ทำหน้าที่เป็นแพลตฟอร์มมาตรฐานสำหรับซอฟต์แวร์รถยนต์ทั้งหมดและไม่มีการใช้งานเป็นของตัวเอง

มีระบบปฏิบัติการที่มีฟังก์ชันพื้นฐานและซอฟต์แวร์อินเทอร์เฟซและข้อได้เปรียบหลักคือสามารถใช้อินเทอร์เฟซเดียวกันในซอฟต์แวร์พื้นฐานทั้งหมด ฟังก์ชันการทำงานของ AUTOSAR จัดให้เป็นส่วนประกอบซอฟต์แวร์และส่วนประกอบทั้งหมดที่เกี่ยวข้องเป็นฮาร์ดแวร์โดยไม่ขึ้นกับฮาร์ดแวร์