作者 | 不可说

出品 | 汽车电子与软件

#01

前 言

当下，基于Autosar CP（经典平台）平台开发汽车软件已成为行业的主流趋势。这一选择不仅源于Autosar架构提供的标准化、模块化和可重用性优势，还因为它能够显著提升汽车软件的可靠性、可扩展性和互操作性。

以下将详细介绍基于Autosar CP平台的汽车软件开发流程，即，对应为ASPICE 4.0标准中的SWE（Software Engineering Process Group，软件工程过程组）3阶段，即软件详细设计和单元构建阶段。

#02

开发前的准备

在做软件单元构建前，应该完成软件需求分析与软件架构设计：

1. 需求分析

在Autosar CP平台下，软件开发的第一步是详细的需求分析。此阶段旨在明确系统的功能需求、性能要求以及与其他系统的交互接口。通过制定详尽的需求规格说明，为后续的设计和实现奠定坚实基础。ASPICE 4.0强调在此阶段需要定义并结构化软件需求，确保与系统需求和系统架构保持一致。

2. 软件架构设计

接下来是软件架构设计阶段，依据需求分析的结果，设计软件的总体架构和模块划分。Autosar架构的分层模型（应用层、运行时环境层、基础服务层和硬件抽象层）在这一阶段得到充分体现。ASPICE 4.0要求在此阶段定义静态和动态的软件架构，并分析其一致性和可追溯性，确保设计满足需求规格。

以上两部分工作完成后，即可输入到软件单元构建开发者，对应SWE.3环节开发负责人，这一环节是软件开发周期中至关重要的一个阶段，它标志着从理论设计向实际编码实现的过渡。输入物包含各项需求文档、系统文档，这些文档详细阐述了软件应实现的功能、性能要求、用户接口定义以及系统整体的运作流程。

但是，更为重要的是软件架构描述文档：Office文档与ARXML文档：

• Office文档包括但不限于系统架构图、模块划分图、接口定义表等。这些图表和文档通过文字、图形相结合的方式，清晰地展示了软件的整体架构、各模块间的层次关系和交互方式，为开发团队提供了直观的视觉参考；

• ARXML文件则是将上述信息转化为满足Autosar标准信息格式的xml开发文件。

#03

导入Arxml

ARXML（AUTomotive open Systems ARchitecture eXchange format）文档则是一种专为汽车行业设计的XML格式文件，它用于在Autosar环境下精确地描述软件的架构信息。ARXML文档包含了软件组件的定义、接口规范、运行时环境配置等详细信息，这些信息对于开发团队在Autosar CP平台上进行软件单元构建至关重要。

通过自动化工具将ARXML转化为具体的软件代码结构。生成的代码框架通常包括一系列的源文件、头文件以及配置文件，它们共同构成了软件项目的初始骨架。这些代码框架不仅遵循了AUTOSAR的编程规范和命名约定，还体现了软件架构的设计思想和要求。

ARXML一般包含多个信息包（AUTOSAR包，AR-PACKAGES），比如：

1. 通信信息

比如网络通信节点、信号、PUD、Frames等信息；

Frames包含了名称、大小等信息：

Frames示意

NM，网络管理，包含了通信节点名称、拓补、收发关系等的体现：

网络节点信息示意

Signal包含信号的name、长度、初始值、Base Type等信息：

Signal示意

2. 数据类型定义

最常见的就是对基础数据类型与应用数据类型的定义；

如，布尔基础数据类型的定义信息：

基础数据类型定义示例

自定义的应用数据类型（ADT），如数组等：

应用数据类型（数组）定义示例

3. 系统

一般会有网络拓补信息、SWC与ECU对应的Map信息：

CAN通信拓补示意

SWC的Map信息示意

4. 软件组件类型

通常包含了SWC的port类型，即是P port/ Sender Port，还是R port/Receiver Port，指明port名称及收发关系；也会有Interface信息，说明If的名称、对应数据类型等；

SWC的Port类型信息示意

SWC的Interface信息示意

5. 其他

ARXML中也可以包含诊断、路由、内存管理、安全配置等信息，内容很是丰富，可扩展性极强；

使用相应的开发工具，如Simulink，生成应用层代码框架，用于后续的应用层逻辑开发，Vector的DaVinci Developer、EB Tresos等也可以用于导入ARXML文件、配置BSW、生成RTE代码。

#04

MBD模型搭建

Simulink通过其模块（例如输入/输出端口和子系统）与AUTOSAR的组成部分（如发送/接收端口、客户端/服务器端口以及可运行实体等）之间建立直接的映射关系，从而实现对AUTOSAR架构的支持。这种方式允许Simulink模型与AUTOSAR软件组件（SWCs）无缝集成；

可以将ARXML文件导入Simulink，这一步需要使用ARXML Importer：通过MATLAB的命令行或脚本，利用ARXML Importer功能来导入ARXML文件。这通常涉及到调用特定的函数或工具箱中的方法：

• % 创建一个ARXML Importer对象；

• ar = arxml.importer('BCM_ASWC.arxml');

• % 验证导入是否成功，并检查ARXML文件的内容；

• disp(ar.info); % 显示导入文件的基本信息。

利用导入的ARXML信息，可以使用ar.createComponentAsModel方法自动创建Simulink模型中的SWC组件及其关联信息。这个方法会根据ARXML文件中定义的组件、端口和参数，在Simulink中生成相应的子系统或模块

• % 假设BCM_ASWC.arxml中定义了名为"MainController"的SWC；

• swcModel = ar.createComponentAsModel('MainController');

• % 将生成的SWC模型添加到当前Simulink模型中；

• add_block(swcModel, 'myModel'); % 假设当前Simulink模型名为'myModel'，这里需要根据实际情况调整；

• % 验证SWC模型是否已正确添加到Simulink中；

• open_system('myModel/MainController'); % 打开并查看SWC模型。

生成类似于下图的模型，继而由应用层软件开发工程师按照软件需求，补充逻辑，最后生成应用层代码及给到BSW层开发集成的ARXML文件。

#05

BSW配置

在汽车控制器软件开发流程中，基础软件配置（BSW配置）是至关重要的一环，它直接关系到控制器的稳定性、性能及可维护性。

1. MCAL（微控制器抽象层）配置：

• 硬件接口适配：根据所选微控制器的具体硬件特性（如定时器、中断、ADC/DAC、CAN通信接口等），通过配置工具对MCAL进行定制，确保软件能够高效地与硬件交互。

• 驱动参数优化：针对特定应用需求，调整驱动程序的参数设置，如波特率、采样率、中断优先级等，以优化系统性能和响应速度。

• 错误处理机制：配置MCAL层的错误检测和恢复策略，包括硬件故障的诊断和隔离，以及软件层面的异常处理流程，增强系统的鲁棒性。

2. ECU抽象层配置：

• ECU资源分配：根据控制器功能需求，分配ECU内部资源（如RAM、Flash、CPU时间片等），确保各功能模块之间资源使用互不冲突且高效。

• 任务调度策略：配置任务调度器，定义任务的优先级、执行周期及相互间的依赖关系，以实现多任务间的有序、高效协同工作。

• 接口标准化：定义ECU与外部系统（如传感器、执行器、其他ECU）的通信接口协议，确保数据交换的一致性和可靠性。

3. 服务层配置：

• 网络管理服务：配置网络管理协议（如SOME/IP、DoIP等），管理ECU之间的网络通信，包括节点发现、消息路由、安全认证等。

• 诊断服务：根据ISO 14229（UDS）等标准，配置诊断服务接口，支持故障码读取、ECU重置、数据上传下载等诊断操作。

4. 配置流程与工具链：

整个BSW配置过程通常通过专用的工具链完成，这些工具链集成了配置编辑器、代码生成器、仿真验证平台等多个组件。工程师首先使用配置编辑器定义各模块的参数和属性，然后利用代码生成器自动生成相应的源代码和配置文件。在配置完成后，还需通过仿真验证平台对配置结果进行测试，确保所有模块能够按照设计要求正确运行。

#06

软件集成

在汽车控制器软件开发的最后阶段，软件集成是确保所有软件组件无缝协作、形成功能完备系统的关键环节。这一过程不仅要求高度的技术精准性，还需细致的项目管理和严格的测试验证。

1. 生成RTE（运行时环境）：

• 工具链运用：首先，我们利用AUTOSAR标准兼容的工具链，如DaVinci Configurator、Vector CAST等工具，来启动RTE代码的生成流程。这些工具链提供了丰富的配置选项和直观的界面，便于工程师根据项目需求进行精细化设置。

• RTE：RTE代码作为应用层软件组件（SWCs）与基础软件之间的桥梁，其生成过程至关重要。它负责定义组件间的通信接口、数据交互方式以及服务调用的具体实现，确保应用层能够高效地调用基础软件提供的服务，同时基础软件能够准确响应应用层的需求。

• 自动化生成：通过工具链的自动化功能，我们可以根据预定义的组件配置和接口定义，自动生成RTE代码。这一过程大大减少了手工编码的工作量，提高了开发效率和代码质量。

2. 集成基础软件和应用层：

• 模块化集成：在生成RTE代码之后，我们开始将基础软件模块（如MCAL、服务层等）与应用层软件组件进行集成。这一过程遵循AUTOSAR的模块化设计原则，确保各模块之间具有清晰的接口定义和独立的功能边界。

• 配置与验证：集成过程中，我们需要仔细配置各模块之间的连接参数和交互逻辑，确保它们能够按照设计要求协同工作。同时，可以利用仿真工具和测试环境对集成后的软件进行初步验证，以确保其功能的正确性和稳定性。

• 生成完整ECU软件：经过上述步骤的反复迭代和优化，最终我们将生成完整的ECU软件。该软件不仅包含了所有必要的基础软件模块和应用层软件组件，还具备了高效、稳定、可维护的特点，能够满足ECU对实时性、安全性和可靠性的严格要求。

/ END /

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