Adaptive AUTOSAR 2
對(duì)于Adaptive AUTOSAR,經(jīng)常會(huì)看到這句話:Write once, Adopt everywhere。但實(shí)際上理想很豐滿,現(xiàn)實(shí)很骨感。畢竟Classic Platform(后面簡(jiǎn)稱:CP)搞了這么多年大家都還沒玩轉(zhuǎn),更何況這剛出沒兩年的Adaptive Platform(后面簡(jiǎn)稱:AP),但樓主也相信隨著Autosar標(biāo)準(zhǔn)的不斷推進(jìn)和應(yīng)用,我們不斷在向這個(gè)目標(biāo)接近。
如樓主《Adaptive Autosar》那篇所說,Adaptive Autosar并不是為了取代Classic Autosar和非Autosar架構(gòu)的平臺(tái),而是為了更好的與當(dāng)前這些架構(gòu)平臺(tái)相互兼容、協(xié)作并滿足未來的需求。例如Classic Autosar已增加對(duì)車載以太網(wǎng)SOME/IP的支持,而這對(duì)于Adaptive Autosar來說必須是基本操作,而且還會(huì)支持更加先進(jìn)的通訊方式。
Adaptive Autosar的特點(diǎn)
1、以C++為實(shí)現(xiàn)形式
Adaptive Autosar平臺(tái)的Applications都將采用C++編程,我們知道C是嵌入式系統(tǒng)的主要編程語(yǔ)言,具有執(zhí)行速度快、效率高的特點(diǎn);但在性能要求非常高的復(fù)雜應(yīng)用和算法開發(fā)上(如機(jī)器學(xué)習(xí)、圖像特征識(shí)別等)具有面向?qū)ο筇匦缘腃++顯然比C更具有優(yōu)勢(shì),而AP主要適應(yīng)未來智能化和網(wǎng)聯(lián)化的需求,這些需求的實(shí)現(xiàn)主要涉及復(fù)雜應(yīng)用和復(fù)雜算法的開發(fā),因此選用一種面向?qū)ο蟮木幊陶Z(yǔ)言是必要的。最新Release的Adaptive Autosar標(biāo)準(zhǔn)完全采用C++ 11/14作為首選語(yǔ)言。
2、面向服務(wù)的通訊方式(SOA)
為了支持復(fù)雜的應(yīng)用程序,并在并行處理和計(jì)算資源分配上具有最大的靈活性和可擴(kuò)展性,AP采用面向服務(wù)的通訊架構(gòu)。SOA主要基于以下概念:系統(tǒng)由一組服務(wù)構(gòu)成,其中一個(gè)可使用另外一個(gè)的服務(wù),應(yīng)用程序Applications可根據(jù)自己的需要使用一個(gè)或多個(gè)服務(wù);此外服務(wù)可以在應(yīng)用程序運(yùn)行的本地ECU上,也可在運(yùn)行另一個(gè)AP實(shí)例的遠(yuǎn)程ECU上。
3、并行處理能力
分布式計(jì)算本質(zhì)上是并行的,先進(jìn)的多核異構(gòu)處理器既具有強(qiáng)大的計(jì)算能力也能為并行計(jì)算提供技術(shù)支持,隨著多核異構(gòu)計(jì)算技術(shù)的發(fā)展,AP具有擴(kuò)展其功能和性能架構(gòu)的能力。事實(shí)上,硬件和接口規(guī)范僅是實(shí)現(xiàn)AP的一部分,在OS等技術(shù)和開發(fā)工具的發(fā)展上對(duì)實(shí)現(xiàn)AP的應(yīng)用也至關(guān)重要。
4、利用現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)
閉門重新造車是沒有意義的,尤其在規(guī)范方面。正如C++中所描述的那樣,AP采用重用和調(diào)整現(xiàn)有開放標(biāo)準(zhǔn)的策略,來促進(jìn)AP本身更快的發(fā)展應(yīng)用并在現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)的生態(tài)系統(tǒng)中受益。因而開發(fā)的AP規(guī)范并不是隨意引入新的標(biāo)準(zhǔn),因?yàn)楝F(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)已提供了所需的功能需求。
5、具有一定的安全性
AP目標(biāo)系統(tǒng)通常需要一定的安全性,新技術(shù)的引入不應(yīng)破壞這些要求,盡管實(shí)現(xiàn)起來并非易事。為了應(yīng)對(duì)該挑戰(zhàn),AP則將架構(gòu)、功能和過程方法結(jié)合起來來保證一定的安全目標(biāo)。AP架構(gòu)是基于SOA的分布式計(jì)算架構(gòu),這種方式可保證功能組件更加獨(dú)立而不受意外干擾,從而可實(shí)現(xiàn)專用功能的安全性,此外諸如C++編碼指南等指導(dǎo)書有助于我們更加安全可靠的使用諸如C++的復(fù)雜編程語(yǔ)言。
6、動(dòng)態(tài)部署
AP支持應(yīng)用程序的動(dòng)態(tài)部署,通過資源和通訊的動(dòng)態(tài)管理來降低軟件開發(fā)和集成的effort,從而實(shí)現(xiàn)短迭代周期。增量部署還支持軟件開發(fā)階段,就如開發(fā)個(gè)Beta版本的軟件部署在控制器上去不斷測(cè)試驗(yàn)證和修復(fù),從而達(dá)到最終的正式版。
在AP架構(gòu)下,不同的Applications可能由不同供應(yīng)商提供,因此在產(chǎn)品交付階段,AP允許系統(tǒng)集成商合理限制這種動(dòng)態(tài)部署的特性以降低不必要的風(fēng)險(xiǎn)和影響。應(yīng)用程序?qū)⑹艿紸pplication Manifest中所規(guī)定的約束限制,幾個(gè)應(yīng)用程序的Manifest在設(shè)計(jì)時(shí)可能會(huì)產(chǎn)生相互影響,但在執(zhí)行時(shí),在配置的范圍內(nèi),資源和通訊路徑的動(dòng)態(tài)分配僅可以限定的方式進(jìn)行。
Adaptive Autosar軟件分層架構(gòu)
下面是AP的軟件分層架構(gòu),樓主隨意選兩點(diǎn)談?wù),謬誤之處,還請(qǐng)指正。
在AP架構(gòu)下,一切都是OS中的進(jìn)程,這跟CP架構(gòu)有著顯著的區(qū)別,在CP架構(gòu)下,所有應(yīng)用都是靜態(tài)配置的,即應(yīng)用的進(jìn)程在OS中被寫死,一旦軟件編譯完成就不可更改,其調(diào)用的周期也是確定,因此基于CP架構(gòu)的軟件一旦有小的應(yīng)用變更就得重新配置和編譯:費(fèi)時(shí)費(fèi)力。而AP架構(gòu)的軟件就如計(jì)算機(jī)的工作原理,應(yīng)用是動(dòng)態(tài)運(yùn)行的,何時(shí)調(diào)用、進(jìn)程生存周期、資源占用及進(jìn)程結(jié)束等都由系統(tǒng)動(dòng)態(tài)管理,好比你手機(jī)上的App何時(shí)打開、運(yùn)行后其會(huì)調(diào)用的資源及何時(shí)關(guān)閉都是動(dòng)態(tài)進(jìn)行的。
AP架構(gòu)的優(yōu)勢(shì)能使車載控制器可如同手機(jī)一樣(理想的目標(biāo)),使應(yīng)用實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)的部署和升級(jí)更新。
在AP架構(gòu)下每個(gè)Application都是一個(gè)App,每個(gè)App主要包含如下這些部分:
App都有一個(gè)非常重要的API->ara::com,這個(gè)API在分層架構(gòu)下的位置如下:
ara::com使基于SOA的通訊方式成為可能,負(fù)責(zé)進(jìn)程間和不同控制器間基于服務(wù)的通訊。
在AP這種靈活的框架下,ara::com可支持或擴(kuò)展對(duì)車載以太網(wǎng)SOME/IP 、 TSN 、 DDS等SOA通訊技術(shù)的應(yīng)用。
對(duì)Data Distribution Service(DDS)或基于時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)(TSN)等通訊技術(shù)的支持如下:
Adaptive Autosar的應(yīng)用
Adaptive Autosar的應(yīng)用是靈活的,下面樓主就列舉三個(gè)吧。
1、大眾MEB平臺(tái)軟件架構(gòu)
我們知道針對(duì)互聯(lián)化、智能化的趨勢(shì),大眾推出MEB平臺(tái),期望從MQB分布式的E/E架構(gòu)向MEB的中央集成式E/E架構(gòu)過渡,并希望在后續(xù)的電動(dòng)車上都采用最先進(jìn)的MEB平臺(tái)打造,構(gòu)建從高端到平價(jià)的車輛體系,有點(diǎn)后發(fā)先至的感覺,關(guān)于大眾MEB平臺(tái),樓主《半吊子劃水在上海車展》這篇有點(diǎn)涉及。
樓主在今年的上海車展上已看到大眾向電動(dòng)化進(jìn)軍的決心,今年車展大眾帶來了各系列車型的混動(dòng)或純電動(dòng)版本,借助MEB平臺(tái),大眾希望打造互聯(lián)、智能并可具有高度擴(kuò)展性、靈活性的整車系統(tǒng)。
而整車的軟件架構(gòu)毫無(wú)疑問需要AP架構(gòu)的加入和支持,如下:
2、域控制器
域控制器也是最近這些年才熱起來的,所謂的域就是將整車E/E架構(gòu)劃歸為不同的區(qū),如動(dòng)力域、車身域、底盤域、娛樂域等,每個(gè)域只需要掛載單個(gè)控制器來負(fù)責(zé)所在域的通訊和控制,減少之前一個(gè)功能、一個(gè)“盒子”的分布式E/E架構(gòu)復(fù)雜的布線和集成:其實(shí)就是將多個(gè)控制器的軟件糅合進(jìn)一個(gè)控制器。我們知道不同的控制器軟件可能由一個(gè)或多個(gè)供應(yīng)商提供,若由多個(gè)供應(yīng)商提供,每個(gè)供應(yīng)商除了負(fù)責(zé)各自軟件的升級(jí),還涉及復(fù)雜且不同類型軟件的集成,那么顯然AP架構(gòu)可很好的滿足這種需求,使不同的軟件在單個(gè)多核控制器上的集成和升級(jí)工作變的相對(duì)容易些。
3、自動(dòng)駕駛應(yīng)用
自動(dòng)駕駛領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)目前是十分火熱的,既有傳統(tǒng)大佬,也有新入玩家,目前主要的玩家有如下這些,但就如幾年之前的手機(jī)操作系統(tǒng)一樣,相信最終只有少數(shù)玩家才能贏得這場(chǎng)競(jìng)賽。
自動(dòng)駕駛應(yīng)用的加入使整車功能更加復(fù)雜,不同的應(yīng)用可能由很多供應(yīng)商提供,其次應(yīng)用也越來越復(fù)雜,對(duì)計(jì)算資源和性能要求越來越高,需要更牛逼的硬件來支持,而AP架構(gòu)既能滿足應(yīng)用對(duì)高性能計(jì)算的需求又具有一定的功能安全等級(jí)。
例如BMW計(jì)劃在以后的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)方面,對(duì)軟件組件進(jìn)行重新設(shè)計(jì),以支持不同的API要求,從而將軟件合理布置在不同架構(gòu)上發(fā)揮更優(yōu)的功能。
總結(jié)
此次樓主又嘮叨了很多,總體來說呢,CP架構(gòu)雖然搞了這么多年但依然在路上,因?yàn)槠湟廊恍枰粩嗟耐晟,由于CP標(biāo)準(zhǔn)的復(fù)雜性,到目前我們還沒玩轉(zhuǎn),整車控制系統(tǒng)的軟件架構(gòu)要實(shí)現(xiàn)完美的Classic Autosar依然任重而道遠(yuǎn);而AP架構(gòu)伴隨著互聯(lián)化、網(wǎng)聯(lián)化的趨勢(shì)在這兩年應(yīng)運(yùn)而生,其更需要不斷的完善和發(fā)展。CP和AP不是為了誰(shuí)取代誰(shuí),而是針對(duì)不同的應(yīng)用領(lǐng)域和不同的功能安全要求相輔相成。
參考文獻(xiàn):
Autosar標(biāo)準(zhǔn)文檔以及Vector、EB、Mathworks等技術(shù)文檔等
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