為什么提出 AUTOSAR Adaptive平臺



在過去的30至40年中，嵌入式軟件的發(fā)展呈指數(shù)級增長，并且沒有絲毫放緩的跡象。因此，“ 軟件對現(xiàn)代汽車至關(guān)重要”的說法已經(jīng)成為一種共識。

AUTOSAR Classic 平臺支持了汽車軟件的增長。該平臺的特點是支持硬實時，高安全性，可用資源相對較低的ECU，因此非常適合傳統(tǒng)的汽車應(yīng)用。

而智能化、網(wǎng)聯(lián)化和電動化是汽車未來的發(fā)展趨勢，而正是這樣的變化，將會給汽車E/E架構(gòu)和軟件架構(gòu)帶來巨大的革新。


圖1 汽車的發(fā)展趨勢

隨著技術(shù)的進步下一代汽車的ECU的技術(shù)要求也發(fā)生著變化


01  能夠處理大型數(shù)據(jù)的高性能要求，比如用于計算機視覺處理或基于多傳感器輸入的模型推導(dǎo)。這就需要應(yīng)用程序能夠?qū)?shù)據(jù)進行并行計算并給出解決方案，首先高性能的計算需要新硬件架構(gòu)的支持，如多核、GPU等；其次應(yīng)用程序的大規(guī)模部署需要平臺和編程語言的支持。

02  高帶寬通信要求，如ADAS要求大量的數(shù)據(jù)通信和并行處理，這就需要以太網(wǎng)等新技術(shù)的支持。

03  V2X應(yīng)用的實現(xiàn)需要車輛與車外系統(tǒng)的互動，這些網(wǎng)聯(lián)化都需要動態(tài)通信和大量數(shù)據(jù)的有效分配，如交通狀態(tài)的獲取以及第三方的參與。

04  安全的靈活性來適應(yīng)新的威脅的要求，以確保ECU與車外系統(tǒng)進行通信時的安全性。

05  增量更改ECU應(yīng)用程序要求，增加新的應(yīng)用程序而不需要更改整個ECU應(yīng)用程序。


圖2 E/E架構(gòu)的發(fā)展趨勢

這些要求和 AUTOSAR Classic平臺的特征相互矛盾，在過去的汽車控制器ECU中，一直專注于嚴(yán)格的實時性和安全性要求，但隨著可升級性的要求越來越多，這包括軟件組件的動態(tài)重載和標(biāo)準(zhǔn)庫的使用，例如用于圖像處理和信息更新等。因此我們需要一個新的平臺來動態(tài)通信和增量更改。

基于 AUTOSAR Adaptive 平臺標(biāo)準(zhǔn)的ECU，通過平臺提供的“面向服務(wù)的通信”使得在整個車輛生命周期中升級應(yīng)用程序和添加新的軟件功能變成可能，例如通過云端的軟件更新。還可以在分布式工作組中彼此獨立地開發(fā)，測試和更新功能，然后隨時將功能集成到整個系統(tǒng)中。


圖3 AUTOSAR Adaptive 面向服務(wù)的架構(gòu)

與AUTOSAR Classic平臺不同，這些自適應(yīng)應(yīng)用程序在運行時使用“Manifest”形式的數(shù)據(jù)來集成到AUTOSAR Adaptive平臺中，這些Manifest描述了實際的功能以及平臺如何使用該功能。

AUTOSAR Adaptive平臺是基于IEEE1003.13中定義的POSIX PSE51。POSIX（可移植操作系統(tǒng)接口）是應(yīng)用程序功能和操作系統(tǒng)之間的標(biāo)準(zhǔn)化編程接口。它使車輛軟件開發(fā)更加靈活。在車輛中，應(yīng)用程序通過自適應(yīng)平臺分配給ECU。AUTOSAR OS接口作為自適應(yīng)應(yīng)用程序AUTOSAR運行時（ARA）的一部分，將操作系統(tǒng)與應(yīng)用程序鏈接起來。


圖4 AUTOSAR Adaptive平臺是 AUTOSAR Classic 平臺和信息娛樂系統(tǒng)/IT之間的鏈接

基于AUTOSAR Adaptive平臺開發(fā)的應(yīng)用程序的安全級別最高可以達到ISO26262 ASIL-B的級別。如果需要實現(xiàn)更嚴(yán)格的安全要求，推薦使用AUTOSAR Classic平臺的微控制器.由于AUTOSAR Classic平臺和AUTOSAR Adaptive 平臺是在共同的基礎(chǔ)上設(shè)計的，因此可以將這兩個平臺結(jié)合起來以提高整個系統(tǒng)的安全等級。AUTOSAR Adaptive和AUTOSAR Classic平臺將共存于車輛中，而不是取代的關(guān)系。

根據(jù)OEM的估算，運行AUTOSAR Adaptive平臺ECU占整個車輛ECU個數(shù)會小于10%，比如在高級的車輛中，大約有120個ECU，這其中大約有5 ~ 10個ECU運行AUTOSA Adaptive平臺。AUTOSAR Adaptive 和AUTOSAR Classic平臺的ECU可以在在SOME/IP的基礎(chǔ)上，將AUTOSAR Classic平臺ECU的各種信號可以自動映射到AUTOSAR Adaptive平臺ECU上的服務(wù)。


圖5 AUTOSAR Adaptive 和 AUTOSAR Classic 共存于車輛中

AUTOSAR Adaptive平臺的架構(gòu)如下


圖6 AUTOSAR Adaptive 平臺架構(gòu)

Adaptive應(yīng)用程序（Adaptive Application, AA）在適用于 Adaptive應(yīng)用程序的AUTOSAR實時運行環(huán)境（Adaptive Runtime for Adaptive Application, ARA）之上運行。ARA由功能群集提供的應(yīng)用程序接口組成，這些群集屬于Adaptive Platform Fundation或Adaptive Platform Service。

Adaptive Platform Fundation提供AUTOSAR Adaptive平臺的基本功能，而Adaptive Platform Service提供AUTOSAR Adaptive平臺的標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)。

任何AA也可以向其他AA提供服務(wù)。從AA的角度來看，功能集群的接口，無論是Adaptive Platform Fundation的接口還是Adaptive Platform Service的接口，它們僅提供指定的C ++接口或 AUTOSAR Adaptive平臺將來可能支持的任何其他語言綁定。另外，在ARA接口下，包括在AA上下文中調(diào)用的ARA庫，可以使用ARA以外的其他接口來實現(xiàn)AUTOSAR Adaptive平臺規(guī)范，這取決于AUTOSAR Adaptive平臺實現(xiàn)的設(shè)計。

ETAS解決方案

基于 AUTOSAR Adaptive 平臺，ETAS推出了一站式解決方案: RTA-VRTE開發(fā)平臺、咨詢、培訓(xùn)、技術(shù)支持和相關(guān)工程服務(wù)。


圖7 ETAS AUTOSAR Adaptive 解決方案

RTA-VRTE平臺軟件框架包括µP-based的車載計算機的所有重要中間件元素(見下圖)

Layer 1和2包括相關(guān)硬件和POSIX兼容操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)軟件。 由于與傳統(tǒng)的ECU不同，µP-based的車輛計算機為應(yīng)用程序動態(tài)分配資源，因此 AUTOSAR Adaptive 平臺的執(zhí)行管理器還可以控制Layer 2的CPU時間和內(nèi)存訪問。


圖8 RTA-VRTE平臺軟件框架

應(yīng)用程序還必須識別系統(tǒng)中的其他軟件并與之通信。

Layer 3中的通信中間件獨立于協(xié)議提供此功能。這是RTA-VRTE的核心組件，用于管理和控制各個Layer之間的交互，并確保封裝軟件的平穩(wěn)運行，包括Layer 4和5上的ECU和與車輛有關(guān)的平臺服務(wù)。

ISOLAR-A已成為一種全球性的工具，可作為基于AUTOSAR Classic 平臺創(chuàng)建軟件架構(gòu)的工具。由于該工具基于Eclipse，因此可以輕松地集成到現(xiàn)有的開發(fā)環(huán)境中，并且Eclipse插件還允許ISOLAR-A與開發(fā)環(huán)境（例如Doors，Subversion和Git）結(jié)合使用。ISOLAR-A_ADAPTIVE是ISOLAR工具家族的最新成員。

它使用戶可以開發(fā)和集成RTA-VRTE的應(yīng)用軟件。ISOLAR-A_ADAPTIVE支持軟件開發(fā)人員配置AUTOSAR自適應(yīng)應(yīng)用程序，無論是配置應(yīng)用程序，生成服務(wù)清單，生成代理/框架，提供服務(wù)實例還是配置SOME/IP的服務(wù)查詢。

ETAS還推出了RTA-VRTE搶先體驗計劃（EAP），為AUTOSAR Adaptive平臺提供了完整的軟件開發(fā)套件（SDK）。
該SDK以Virtualbox™映像的形式提供，該映像預(yù)裝了所有工具，以及一組帶有RTA-VRTE的預(yù)配置虛擬車輛計算機。它使用戶可以熟悉新的體系結(jié)構(gòu)，運行自己的原型以及調(diào)試軟件。EAP還包括全面的培訓(xùn)和咨詢。（Virtualbox™是Oracle的PC虛擬化解決方案。）