詳解AUTOSAR：什么是AUTOSAR？（理論篇—1）

終于要講到心心念念的AUTOSAR系列專(zhuān)欄了。第一次知道AUTOSAR這個(gè)術(shù)語(yǔ)是在招聘網(wǎng)站上，當(dāng)時(shí)準(zhǔn)備從工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)轉(zhuǎn)向汽車(chē)電子行業(yè)，發(fā)現(xiàn)同樣工作年限的AUTOSAR工程師工資真香！

正好最近的項(xiàng)目有AUTOSAR開(kāi)發(fā)需求，所以準(zhǔn)備系統(tǒng)學(xué)習(xí)并輸出一些文章，希望可以幫助到此時(shí)同樣在學(xué)習(xí)AUTOSAR的朋友。

由于本人也處于學(xué)習(xí)和研究階段，如果對(duì)AUTOSAR有理解不到位的地方，還請(qǐng)各位大佬在文末留言指正一二。

1

為什么需要AUTOSAR

可以從以下三個(gè)方面來(lái)看為什么需要AUTOSAR。

• 電子技術(shù)在動(dòng)力總成控制、底盤(pán)控制、車(chē)身控制以及車(chē)載信息娛樂(lè)系統(tǒng)等各個(gè)部分所占的比重越來(lái)越大，所占整車(chē)成本越來(lái)越高。電子技術(shù)已悄然成為汽車(chē)各方面功能拓展和性能提升的重要技術(shù)支撐。

• 由于汽車(chē)電子硬件系統(tǒng)的多樣性，ECU軟件的開(kāi)發(fā)受到硬件系統(tǒng)的制約，每當(dāng)需要更新硬件時(shí)，都會(huì)導(dǎo)致ECU軟件重新編寫(xiě)或大規(guī)模修改，之后還要進(jìn)行一系列測(cè)試，從而導(dǎo)致了高昂的研發(fā)費(fèi)用與漫長(zhǎng)的研發(fā)周期。

• 目前，汽車(chē)電子網(wǎng)絡(luò)正向多總線(xiàn)混合網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)方向發(fā)展；電控系統(tǒng)硬件正向?qū)I(yè)化、高集成度、高性能方向發(fā)展，其軟件架構(gòu)也正向模塊化、平臺(tái)化、標(biāo)準(zhǔn)化方向發(fā)展。并且，未來(lái)隨著汽車(chē)新能源化和智能化的普及，以及對(duì)于一些非功能需求的增加，汽車(chē)電子/電氣系統(tǒng)的復(fù)雜度也將進(jìn)一步提升。這都將進(jìn)一步導(dǎo)致新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期、成本的急劇增加。整車(chē)廠為了降低汽車(chē)控制軟件開(kāi)發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)，于是開(kāi)始尋找提高軟件復(fù)用度的方法。

為解決上述問(wèn)題，基于先前EAST-EEA項(xiàng)目的研究成果，在2003年，由全球汽車(chē)制造商、零部件供應(yīng)商及其他電子、半導(dǎo)體和軟件系統(tǒng)公司聯(lián)合建立了汽車(chē)開(kāi)放系統(tǒng)架構(gòu)聯(lián)盟（AUTomotive Open System ARchitecture，AUTOSAR），并聯(lián)合推出了一個(gè)開(kāi)放化的、標(biāo)準(zhǔn)化的汽車(chē)嵌入式系統(tǒng)軟件架構(gòu)：AUTOSAR規(guī)范。

EAST-EEA項(xiàng)目是ITEA（International Test and Evaluation Association）資助的面向汽車(chē)領(lǐng)域嵌入式系統(tǒng)架構(gòu)的研究項(xiàng)目，其目標(biāo)是通過(guò)建立面向汽車(chē)工業(yè)的通用嵌入式系統(tǒng)架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)接口的標(biāo)準(zhǔn)化并提升復(fù)雜系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的質(zhì)量與效率。最終，EAST-EEA項(xiàng)目定義了一個(gè)分層的軟件架構(gòu)，并提出了一個(gè)“中間件”的層次來(lái)提供支持嵌入式系統(tǒng)模塊在不同平臺(tái)之間移植的接口和服務(wù)；并且，EAST-EEA項(xiàng)目還定義了公共的架構(gòu)描述語(yǔ)言（Architecture Description Language，ADL）。EAST-EEA項(xiàng)目的研究成果可謂是AUTOSAR規(guī)范的雛形。

2

AUTOSAR簡(jiǎn)介

AUTOSAR是由全球各大汽車(chē)整車(chē)廠、汽車(chē)零部件供應(yīng)商、汽車(chē)電子軟件系統(tǒng)公司聯(lián)合建立的一套標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，是對(duì)汽車(chē)技術(shù)開(kāi)發(fā)一百多年來(lái)的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。從2003年起，AUTOSAR成員共同合作擬定了一個(gè)符合汽車(chē)電子軟件開(kāi)發(fā)的、開(kāi)放的以及標(biāo)準(zhǔn)化的軟件架構(gòu)。該架構(gòu)旨在改善汽車(chē)電子系統(tǒng)軟件的更新與交換，同時(shí)更方便有效地管理日趨復(fù)雜的汽車(chē)電子軟件系統(tǒng)。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)AUTOSAR就是一套標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議、軟件架構(gòu)。

實(shí)踐表明，按照該標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)發(fā)的汽車(chē)應(yīng)用軟件具備更好的可擴(kuò)展性以及可移植性，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)現(xiàn)有軟件的重用，大大降低了汽車(chē)軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程中的重復(fù)性工作，提高了工作效率。

AUTOSAR規(guī)范的運(yùn)用使得不同結(jié)構(gòu)電子控制單元的接口特征標(biāo)準(zhǔn)化，這樣大大縮短了汽車(chē)電子軟件的開(kāi)發(fā)周期，提高了汽車(chē)電子軟件的質(zhì)量。除此之外，AUTOSAR在確保服務(wù)及產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí)，降低了汽車(chē)電子軟件開(kāi)發(fā)成本。

AUTOSAR目前尚處于發(fā)展階段，本身還存在許多不足，但來(lái)自全球各大汽車(chē)整車(chē)廠、汽車(chē)零部件供應(yīng)商和半導(dǎo)體廠商的支持，使得 AUTOSAR聯(lián)盟的規(guī)模不斷增長(zhǎng)。

3

AUTOSAR的發(fā)展歷程及應(yīng)用現(xiàn)狀

AUTOSAR聯(lián)盟從2003年成立至今，成員隊(duì)伍不斷壯大，標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容日臻完美。

AUTOSAR聯(lián)盟成員按等級(jí)分為：核心成員（Core Partner）、高級(jí)成員（Premium Member）以及合作成員三類(lèi)正式成員，基本涵蓋了世界上各大著名整車(chē)廠、零部件公司、半導(dǎo)體公司以及軟件工具提供商。AUTOSAR聯(lián)盟成員如下圖所示：

AUTOSAR規(guī)范在國(guó)外的應(yīng)用相較于國(guó)內(nèi)更早、更普遍、更成熟。大眾、博世、通用、德?tīng)柛?、菲亞特等公司已將符合AUTOSAR規(guī)范的軟件應(yīng)用于它們的ECU產(chǎn)品。

• 德國(guó)大眾集團(tuán)與MathWorks、Elektrobit（EB）等公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)了符合AUTOSAR規(guī)范的車(chē)身舒適控制系統(tǒng)，并應(yīng)用于帕薩特車(chē)型。

• 瑪涅蒂瑪瑞利公司將AUTOSAR應(yīng)用于菲亞特汽油發(fā)動(dòng)機(jī)平臺(tái)，并進(jìn)行了硬件在環(huán)測(cè)試和不同工況下2萬(wàn)千米行程的實(shí)車(chē)測(cè)試。此外，他們還將AUTOSAR運(yùn)用于車(chē)燈控制、動(dòng)力總成控制等電控系統(tǒng)。

• ETAS公司成功將寶馬5系發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)開(kāi)發(fā)為符合AUTOSAR規(guī)范的控制系統(tǒng)。開(kāi)發(fā)人員利用ASCET進(jìn)行軟件組件開(kāi)發(fā)，管理軟件組件端口及其運(yùn)行實(shí)體；使用RTA-OS開(kāi)發(fā)AUTOSAR操作系統(tǒng)，配置、劃分、管理任務(wù)；應(yīng)用RTA-RTE連接應(yīng)用層和基礎(chǔ)軟件層；代碼集成后，進(jìn)行了硬件在環(huán)仿真，結(jié)果表明與傳統(tǒng)開(kāi)發(fā)方法相比復(fù)雜度降低50%。

• 整個(gè)博世集團(tuán)已將AUTOSAR架構(gòu)應(yīng)用于自適應(yīng)巡航系統(tǒng)ECU、動(dòng)力總成系統(tǒng)ECU、底盤(pán)控制系統(tǒng)ECU和車(chē)身控制模塊（Body Control Module，BCM）的開(kāi)發(fā)，并且今后將運(yùn)用于更多的ECU開(kāi)發(fā)過(guò)程。

• 近年來(lái)，隨著國(guó)內(nèi)新能源汽車(chē)相關(guān)控制器正向開(kāi)發(fā)需求的增長(zhǎng)，AUTOSAR規(guī)范在國(guó)內(nèi)越來(lái)越受到大家的關(guān)注，并且應(yīng)用需求也越來(lái)越大。目前，上汽、北汽等國(guó)內(nèi)主流整車(chē)廠以及一些零部件供應(yīng)商都開(kāi)始致力于符合AUTOSAR規(guī)范的車(chē)用控制器軟件開(kāi)發(fā)。AUTOSAR規(guī)范也有望成為未來(lái)整個(gè)汽車(chē)電子行業(yè)所普遍使用的軟件標(biāo)準(zhǔn)。

4

AUTOSAR的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)

AUTOSAR聯(lián)盟自成立至今，一直提倡“在標(biāo)準(zhǔn)上合作，在實(shí)現(xiàn)上競(jìng)爭(zhēng)”的原則，標(biāo)準(zhǔn)大家共同制定，但具體的實(shí)現(xiàn)方法是由各公司自己去探索的。其核心思想在于“統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、分散實(shí)現(xiàn)、集中配置”。

• “統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)”是為了給各廠商提供一個(gè)開(kāi)放的、通用的平臺(tái)；

• “分散實(shí)現(xiàn)”要求軟件系統(tǒng)高度的層次化和模塊化，同時(shí)還要降低應(yīng)用軟件與硬件平臺(tái)之間的耦合；

• “集中配置”是不同的模塊可以由不同的公司去完成開(kāi)發(fā)，但要想完成最終軟件系統(tǒng)的集成，就必須將所有模塊的配置信息以統(tǒng)一的格式集中整合并管理起來(lái)，從而配置生成一個(gè)完整的系統(tǒng)。

采用AUTOSAR將為OEM（主機(jī)廠）帶來(lái)很大的好處，使得其對(duì)于軟件采購(gòu)和控制擁有更靈活和更大的權(quán)利。因?yàn)锳UTOSAR不僅在軟件的功能上、接口上進(jìn)行了一系列的標(biāo)準(zhǔn)化，還提出了一套規(guī)范化的開(kāi)發(fā)流程與方法，這就使得能有更多的軟件供應(yīng)商進(jìn)入汽車(chē)電子行業(yè)，大家都遵循同一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)去開(kāi)發(fā)，最終比的是產(chǎn)品的功能和質(zhì)量。

與傳統(tǒng)ECU軟件架構(gòu)相比，AUTOSAR分層架構(gòu)的高度抽象使得汽車(chē)嵌入式系統(tǒng)軟硬件耦合度大大降低。

AUTOSAR規(guī)范的出現(xiàn)，將帶來(lái)如下主要優(yōu)勢(shì)：

• 有利于提高軟件復(fù)用度，尤其是跨平臺(tái)的復(fù)用度；

• 便于軟件的交換與更新；

• 軟件功能可以進(jìn)行先期架構(gòu)級(jí)別的定義和驗(yàn)證，從而能減少開(kāi)發(fā)錯(cuò)誤；

• 減少手工代碼量，減輕測(cè)試驗(yàn)證負(fù)擔(dān)，提高軟件質(zhì)量；

• 使用一種標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)交換格式，方便各公司之間的合作交流等。

這些優(yōu)勢(shì)對(duì)將來(lái)愈發(fā)復(fù)雜的汽車(chē)嵌入式系統(tǒng)軟件的開(kāi)發(fā)過(guò)程可謂是大有裨益，在保證軟件質(zhì)量的同時(shí)，可以大大降低開(kāi)發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)與成本。