基于案例解析AP AUTOSAR开发流程
AP最重要的是给产业链带来了标准化。这个标准化包含应用接口标准化和AP平台本身标准化。对于AP平台使用方(OEM,Tier-1)来讲:1、 开发应用可以标准化,允许应用快速移植到不同的AP平台,减少重复开发。2、 因为AP标准对平台本身有要求,安全要求,架构要求等等,那么平台使用方在采购时不用重复在RFQ里定制需求,可以直接引用标准里的要求。对于比如在自动驾驶领域,拥有核心算法公司只需要将算法做成AP应用,提供给Tier-1/OEM做集成就可以。AP标准里定义了所有系统中间件,面向应用的接口。哪些中间件你可以参考autosar主页AP部分。都可以免费下载。网上也有很多对标准的中文翻译。AP标准每年更新2次。跟CP不同的是,AP不会标准化系统中间件之间的交互。那么,哪个公司号称自己开发了一部分AP中间件,应该是不可信的。因为,1、AP平台供应商不会开发中间件之间的内部接口, 自己开发的AP中间件甚至无法和AP平台供应商的中间件集成。2、即使能够集成,那针对不同的AP供应商,自己开发的中间件需要重新适配。效率太低。我认为使用AP只有下列几种情况:1, 使用一个AP供应商的工具链和AP平台,包括所有系统中间件。2, 采用了一部分AP中间件,比如ara::com (通讯管理)和Execution Manager( EM,进程管理)。其他部分没有使用AP组件。下面通过一个实际的应用案例,从AP AUTOSAR的整体使用流程进行简单的介绍,重点介绍了AP AUTOSAR建模。同时,读者将理解AP AUTOSAR的几个基本平台组件。01开发流程
AP AUTOSAR整体开发流程AP AUTOSAR的开发流程(如上图所示):1、定义服务:输出所需的ServiceInterface, 这属于OEM工作范围。2、基于AUTOSAR供应商(Vector、ETAS等)的工具链,生成基于Skeleton/Proxy 的Class。3、实现SWC和使用目标软件平台工具链编译为可执行文件。4、基于AUTOSAR工具链生成Machine Manifest,描述目标硬件和软件平台环境,并将应用映射到进程。02案例分析1、服务定义将车辆功能拆解为服务的部分暂不展开,个人认为其跟业务逻辑强相关,跟IT域的方法论没什么太大区别。一个服务接口需满足SOME/IP的组成,里面包含3部分:Fields,Events,Methods。SOME/IP的详细技术细节请戳(SOME/IP协议-科普帖、深入浅出理解SOME/IP)。首先假设一个服务接口为RadarFusion,如下图所示。
对于一个SOA服务接口,肯定至少得有一个Provider和至少一个Consumer。
基于AP工具生成Skeleton/ProxySkeleton/Proxy是在CM (Communication Management)选择的基本设计模式。这是软件设计模式里最常用的设计模式之一。AP基本上参考了GENIVI的CommonAPI设计。原因很简单,都是由BMW主导。做个和比较常见的Publisher/Subscriber模式比较:PublisherSkeleton提供服务SubscriberProxy请求(或消费)服务Skeleton/Proxy的代码由AUTOSAR工具链自动生成,跟应用相关的主要是一个头文件,如下图所示。
SWC定义和实现在本案例中,两个SWC分别对应一个可执行文件。
服务接口为ap/radar。RadarService提供输出接口radar_PPort, Fusion提供输入接口radar_RPort。接下来,怎么去实现RadarService和Fusion两个SWC。几个关键点需要注意:SWC里只允许使用POSIX PSE51接口。SWC一般用C++14代码规范。注意遵循AUTOSAR标准文档Guidelines for the use of the C++14 language in critical and safety-related systems。SWC与其他SWC或者平台模块只能通过CM接口。注解:标准里没有文件系统接口,只有Persistency平台模块。所以严格来讲,直接访问文件系统是不允许的。和CP不同,对通常的外围定义了标准接口。而AP没有定义访问外围的BSP接口。严格来讲,AP需要把外围的访问抽象为服务。功能安全:值得注意的是,如果一个SWC是ASIL,其所依赖的POSIX PSE51库也必须是通过ASIL认证。一般来讲,这是由OS供应商提供。另外,一部分C++14的标准库也必须通过ASIL认证。这部分一般由编译器供应商提供。定义目标硬件平台Machine Manifest对应于流程里步骤3。用于定义目标环境。
从外看,我们可以把机器看做一个抽象的硬件+软件平台和通讯接口。硬件包括一个N核CPU。软件平台可以定义为具体OS。通讯接口如上图,可以有一个以太网接口连接在一个以太网上。1、定义机器状态比如,我们有如下7种状态定义:"name": "Driving""name": "Leaving""name": "Off""name": "Parking""name": "Restart""name": "Shutdown""name": "Startup"目的是:每一种机器状态里,可能会激活不同的应用。2、网络配置在我们这个RadarFusion案例里,我们假定最简单情况:一个Provider和一个Consumer。
在这里案例里,他们分别部署在不同的ECU上,通过以太网通讯。首先配置服务发现(Service Discovery,SD)用来交换SD消息。一般是一个multicast地址和UDP端口。
然后是两个应用本身的网络配置:
应用配置Application Manifest应用除了代码本身外,还包含应用配置。这个案例比较简单,每个应用只有一个进程。每个进程对应自己的可执行文件。
3、定义应用到进程的映射
如上图所示,一个Machine可以有N个进程。每个进程都会对应可执行文件。ServiceInstance定义这里主要定义SOA通讯怎么映射和部署到transport传输层协议,比如SOME/IP。1、服务接口部署这里定义对于一个接口的SOME/IP Service ID, 每个Method ID,Event ID。应该非常清晰。
2、服务实例Service Instance 部署定义一个服务实例是提供方还是消费方。
3、从服务实例映射到目标硬件Mapping from ServiceInstance to MachineService Instance可以理解为还在应用的层面,这步将会把一个服务实例映射到目标硬件层面。下表可以看出,ServiceInstance列以前属于应用层面,而Connector和TCP/UDP端口都属于目标硬件层面。
建模总结下图能比较直观的展示应用配置,目标硬件配置,服务实例配置的对应关系。