汽车EEA架构解析(14):介绍下AUTOSAR

AUTOSAR(汽车开放系统架构)是一个具有标准规范的分层架构,由宝马集团、博世、大陆集团、戴姆勒、福特、通用汽车、丰田和大众等公司组成的AUTOSAR联盟(成立于2003年)创建。
AUTOSAR联盟的成员身份分为核心成员、高级成员、开发成员,成员不但有全球主流车企,还有汽车零部件供应商以及各种研究、服务机构。
AUTOSAR联盟的目标是创建汽车电子电气系统的开发标准,并提供一个面向所有应用领域的基础设施,以协助开发车辆软件、用户界面和管理。
AUTOSAR关键目标包括基本系统功能的标准化、不同车辆和平台变体的可扩展性、整个网络的可移植性、来自多个供应商的集成、整个产品生命周期的可维护性以及车辆生命周期内的软件更新和升级。
AUTOSAR架构是向前兼容的,也就是说,它支持OSEK提供的所有服务。另外,为了匹配处理器领域的发展,AUTOSAR也支持多核处理器系统。
2000年前后,汽车企业意识到了一件重要的事情:从软件的重用性和可移植性着手来构建标准的软件平台,能够有效降低软件的开发成本、缩短开发周期和提升质量。
在软件开发初期,软件缺陷的数量将迅速增长,随着开发的进行,缺陷将逐渐被解决和关闭,软件质量逐渐提升。每一次新功能(开发版本)的加入,都将使软件缺陷和未关闭缺陷的数量再次增长。软件开发成本的投入与功能的数量密切相关,这意味着一个显而易见的规律:新功能越多,软件的缺陷数量越多,开发成本越高。
既然软件开发的成本与质量和开发的功能数量密切相关,那么减少成本投入和缺陷数量最好的方式就是减少新功能的数量。然而,没有车企会为了节约成本而不去开发新功能。
随着芯片技术的不断发展,软件性能提升和成本下降可以兼得。即使软件功能不更新,ECU的硬件平台也将不断升级。
于是,当ECU更新后,ECU中包含的软件往往要推倒重写,这造成了软件开发成本持续上升和质量问题高居不下。这个时候能够构建一个能够被业界所接受和遵守的软件标准来增加软件的可重用性,就变成了一个很有必要的工作。
具体来说,当时采用传统的软件开发方法开发ECU软件面临着如下问题。
1)嵌入式系统是一个广阔的领域,有非常多半导体制造商、硬件和软件平台,可以根据应用需求进行选择。由于这种多样性,导致开发工作越来越困难,代码的可移植性变得很差,进一步增加了开发成本。
2)电子电气系统的复杂性迅速增加。汽车由多达几十个,甚至上百个ECU,维护和开发全车ECU是一项极其复杂而且艰难的工作。为了降低硬件成本,不同的ECU往往使用不同的MCU。由于硬件平台不同,导致每个ECU需要开发不同的软件,这进一步增加了整车的复杂性。
3)每个车企都有自己的开发标准,这导致供应商很难将产品平台化,每个ECU代码的可移植性、可扩展性和可重用性都很低,从而产生了巨大的维护工作量和成本。
4)众多ECU之间的功能逻辑、通信等难以保证协调一致。一辆汽车有几百个电子零件,这些零件由不同的公司制造,如何保证各个ECU软件之间的协调,成了日益严峻的问题。
5)随着汽车电子功能的迅速增加,ECU软件也需要不断更新,导致ECU软件和整个电子电气系统的复杂性呈几何级增长。
6)汽车产品生命周期的变短导致了ECU软件需要灵活支持产品修改、升级和更新。
基于以上几个主要原因,AUTOSAR提出了以下目标。
1)管理与功能增长相关的软件和电子电气的复杂性。
2)支持产品修改、升级和更新的灵活性。
3)利用产品线内外解决方案的可扩展性。
4)提高功能集成和功能移植的可扩展性和灵活性。
5)提高软件和电子电气系统的质量和可靠性。
6)满足未来车辆需求,包括可用性和安全性、软件升级和可维护性。
7)提高功能集成和功能迁移的可扩展性和灵活性。
8)加快软件产品的开发和维护。
9)加强对产品和过程复杂性和风险的控制。
10)优化可扩展系统的开发和维护成本。
AUTOSAR的核心理念是软硬分离,旨在将硬件与应用层软件解耦,从而使汽车ECU的软件开发能够实现标准化,并提升上层应用软件的可重用性。
虽然AUTOSAR仍然无法实现我们理想中的软硬件完全分离,但能实现与硬件强相关的底层软件解耦也是一项重大的突破。由于受众多车企和供应商的支持,AUTOSAR逐渐成了汽车行业最成功的软件标准。
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