宋艷芳

(河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院，河南南陽473000)

基于Auto SAR的汽車電子控制系統(tǒng)嵌入式軟件開發(fā)研究

宋艷芳

(河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院，河南南陽473000)

介紹了Auto SAR的概念、體系結(jié)構(gòu)、作用，指出了符合Auto SAR嵌入式代碼的開發(fā)成果。分析了基于Auto SAR的嵌入式軟件開發(fā)流程及開發(fā)效果。實際運用表明，在汽車電子控制系統(tǒng)開發(fā)中，運用基于Auto SAR的嵌入式軟件不僅操作簡單，能夠增強不同層級之間的聯(lián)系，減少軟件開發(fā)工作量，縮短開發(fā)周期。還能夠提高軟件開發(fā)安全性和可靠性，對汽車電子控制系統(tǒng)具有重要作用，在實際工作中值得推廣與運用。

Auto SAR;汽車電子控制系統(tǒng);嵌入式軟件;ECU

1 引言

在汽車工業(yè)發(fā)展進程中，電子控制系統(tǒng)扮演著重要角色。隨著汽車工業(yè)發(fā)展的加速，技術(shù)的更新，市場競爭激烈程度的加劇，在實際工作中，必須做好汽車電子控制系統(tǒng)的開發(fā)工作，促進其性能不斷完善，為整個汽車工業(yè)發(fā)展注入生機與動力。傳統(tǒng)的開發(fā)方式存在不足，需要消耗的時間長，浪費資金和人力資源，系統(tǒng)開發(fā)效率低，必須采取相應(yīng)的對策對此進行改進與完善。文章基于基于Auto SAR，介紹了汽車電子控制系統(tǒng)嵌入式軟件的開發(fā)。希望能夠引起人們對該問題的重視，能夠為汽車電子控制系統(tǒng)軟件開發(fā)提供指導。

2 Auto SAR概述

2.1 Auto SAR的概念

Auto SAR是汽車生產(chǎn)廠商、零部件供應(yīng)商、電子工業(yè)企業(yè)等共同制定的汽車開放式系統(tǒng)架構(gòu)標準，對汽車電子工業(yè)的發(fā)展具有重要指導作用，越來越受到人們重視。開發(fā)和制作Auto SAR之后，能夠建立標準的ECU開放式嵌入式軟件架構(gòu)，進而可以定義統(tǒng)一標準接口，對整個軟件模塊的應(yīng)用有著積極意義。通過采取這些工作，有利于促進軟件開發(fā)工作的順利進行，提高產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計水平［1］。Auto SAR的出現(xiàn)和運用，不僅定義軟件架構(gòu)和接口，還定義硬件平臺標準。Auto SAR標準對整個汽車電子發(fā)展和制作有著重要作用，不僅提供基礎(chǔ)軟件模塊規(guī)范，能夠有效指導軟件模塊開發(fā)工作，同時還提供用于開發(fā)分布式系統(tǒng)應(yīng)用軟件方法，更好指導實際工作。對整個汽車電子系統(tǒng)具有積極作用，在實際工作中愈加受到汽車企業(yè)的重視，也得到更為廣泛的運用。

2.2 Auto SAR的體系結(jié)構(gòu)

就其體系結(jié)構(gòu)來看，具體如圖1所示，Auto SAR主要包括運行時環(huán)境、服務(wù)層、ECU抽象層、微控制器抽象層等，每個層又包含若干的子系統(tǒng)，各自發(fā)揮應(yīng)用的作用，統(tǒng)一于整個體系結(jié)構(gòu)中，促進系統(tǒng)有效運行。運行時環(huán)境主要實現(xiàn)應(yīng)用軟件與基礎(chǔ)軟件分離，處理軟件集成以及軟件與模塊間數(shù)據(jù)交換;服務(wù)層提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)、內(nèi)存管理、網(wǎng)絡(luò)通信、操作系統(tǒng)等，滿足系統(tǒng)正常運行的需要;ECU抽象層的主要作用是提供外圍設(shè)備的驅(qū)動程序［2］;微控制器抽象層實現(xiàn)軟件與微控制器連接，映射微控制器功能和外圍接口，定義內(nèi)存接口、I/O驅(qū)動接口和通信連接接口。

圖1 Auto SAR體系結(jié)構(gòu)

2.3 Auto SAR的作用

在汽車電子控制系統(tǒng)開發(fā)中，Auto SAR具有重要作用，它能夠制定軟件模型規(guī)范，簡化ECU開發(fā)流程，實現(xiàn)軟件和硬件模塊的部分通用性，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，提高系統(tǒng)嵌入式軟件安全。同時，該技術(shù)能有效控制錯誤事件擴散，實現(xiàn)對關(guān)鍵數(shù)據(jù)點的有效保護，提高系統(tǒng)可靠性，對系統(tǒng)穩(wěn)定運行具有積極作用。

3 符合Auto SAR嵌入式代碼的開發(fā)成果

進行軟件開發(fā)的時候，為了促進開發(fā)工作順利進行，必須運用相應(yīng)的代碼，進行結(jié)構(gòu)設(shè)計，優(yōu)化各項配置，使各項代碼得到最佳組合，從而優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計，為完善系統(tǒng)功能，促進系統(tǒng)正常運行做好準備。具體來說，這些嵌入式代碼包括以下不同類型，這是在實際工作中需要關(guān)注的問題，以促進系統(tǒng)開發(fā)工作的順利進行，滿足實際工作需要。

3.1 運行時環(huán)境

通過運行時環(huán)境實現(xiàn)無縫集成，及時掌握系統(tǒng)運用的情況。主要功能為:發(fā)送端與接收端通信、客戶端與服務(wù)器通信、顯性和隱性數(shù)據(jù)訪問、接收數(shù)據(jù)隊列，支持所有類型運行實體。

3.2 操作系統(tǒng)

包括時間監(jiān)控、內(nèi)存監(jiān)控、支持網(wǎng)絡(luò)分布式應(yīng)用，功能為:調(diào)度表、定時保護、全局系統(tǒng)時間同步、測量、內(nèi)存保護。

3.3 系統(tǒng)

系統(tǒng)是其中的關(guān)鍵與核心內(nèi)容，為了促進其正常運行和工作，必須開發(fā)符合實際情況的系統(tǒng)。系統(tǒng)組成包括ECU狀態(tài)管理器、循環(huán)冗余校驗程序、看門狗管理器等，功能包括:循環(huán)冗余校驗、ECU狀態(tài)管理、基礎(chǔ)軟件調(diào)度，確保系統(tǒng)成功啟動和連續(xù)運行［3］。

3.4 內(nèi)存

內(nèi)存負責處理數(shù)據(jù)，包括數(shù)據(jù)管理，數(shù)據(jù)檢查，重新產(chǎn)生應(yīng)用數(shù)據(jù)。通過內(nèi)存能有效避免數(shù)據(jù)丟失，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的有效保護。

3.5診斷

主要功能是診斷通信管理器、時間管理器，對存在的問題及時處理，確保系統(tǒng)有效運行。

3.6 通信

能夠為應(yīng)用軟件提供基于信號的服務(wù)，通信與總線通常聯(lián)合使用，從而取得更好的運用效果，滿足用戶需要。通信功能包括通信、協(xié)議數(shù)據(jù)單元路由器、網(wǎng)絡(luò)管理接口。

3.7 總線

包括CAN總線、LIN總線、FR總線，總線能實現(xiàn)基于總線的Auto SAR通信，功能包括總線接口、總線網(wǎng)絡(luò)管理、總線傳輸層。

3.8 微控制器底層驅(qū)動

包含微控制器各種底層驅(qū)動，實現(xiàn)和其它外圍設(shè)備信號通信。功能包括ADC驅(qū)動、CAN驅(qū)動、FR驅(qū)動、Flash驅(qū)動、LIN驅(qū)動、數(shù)字輸入輸出驅(qū)動、端口驅(qū)動等。

4 基于Auto SAR的嵌入式軟件開發(fā)流程

為促進開發(fā)工作順利完成，確保軟件質(zhì)量，必須嚴格遵循軟件開發(fā)流程，做好每項細節(jié)處理工作。Auto SAR定義ECU軟件架構(gòu)，定義開發(fā)Auto SAR軟件模塊方法，為軟件的有效開發(fā)提供指導和依據(jù)。軟件開發(fā)以形式化描述為起點，描述內(nèi)容是多種多樣的，對具體工作有著重要指導作用，包括描述軟件架構(gòu)、硬件資源、系統(tǒng)約束等。系統(tǒng)配置是ECU配置基礎(chǔ)，所有設(shè)計和配置數(shù)據(jù)用統(tǒng)一文件格式保存。Auto SAR定義了一種基于XML文件格式，通過采用這種形式，有利于確保開發(fā)流程的通用性，也簡化開發(fā)工具間的無縫集成，有利于保證軟件開發(fā)的順利進行［4］。具體開發(fā)流程如圖2所示，在開發(fā)過程中必須嚴格遵循開發(fā)流程，保證每個環(huán)節(jié)質(zhì)量合格，促進開發(fā)順利進行，提高軟件開發(fā)質(zhì)量。

圖2 基于Auto SAR的嵌入式軟件開發(fā)流程

4.1輸入描述

輸入描述是軟件開發(fā)的第一個步驟，對后續(xù)工作產(chǎn)生直接的影響，主要包括以下幾個方面的內(nèi)容。第一、軟件架構(gòu)描述。這是整個輸入描述的重要工作，直接影響后續(xù)工作，包括通用特性、通信屬性、內(nèi)部架構(gòu)、需求硬件資源等，它們都是獨立于硬件的軟件架構(gòu)，利用開發(fā)工具生成標準的軟件架構(gòu)描述文檔。第二、硬件資源描述。包括通用特性、工作溫度、信號路徑、可用硬件資源等，對于這些描述來說，在整個系統(tǒng)當中，它們都是獨立于應(yīng)用軟件的硬件資源，利用開發(fā)工具生成標準硬件資源描述文檔。［5］第三、系統(tǒng)描述。包括網(wǎng)絡(luò)拓撲、電源系統(tǒng)、消息矩陣、軟硬件映射等描述整車需求與輸入的信息，利用開發(fā)工具生成標準的系統(tǒng)描述文檔。在進行軟件開發(fā)前，必須做好輸入描述工作，確保描述到位，為后續(xù)工作有效開展奠定基礎(chǔ)。

4.2 系統(tǒng)配置

輸入描述之后進行系統(tǒng)配置，必須掌握規(guī)范要求，做好配置工作，確保工作效率的提升。利用開發(fā)工具配置輸入描述生成的標準文檔，包括軟件架構(gòu)、硬件資源、系統(tǒng)描述文檔。為確保效果，在實際工作中需要進行反復配置，進行綜合考慮和對比分析，優(yōu)化配置工作，生成標準ECU描述文檔和系統(tǒng)配置文檔，為系統(tǒng)的有效和正常運行打下良好基礎(chǔ)。

4.3 ECU配置

這是軟件開發(fā)第三個階段的工作，也是重要的環(huán)節(jié)。利用配置工具，配置系統(tǒng)配置階段生成的標準文檔，包括ECU描述、系統(tǒng)配置、RTE配置資源等，通過該階段的工作，對文檔進行合理配置，最后生成標準ECU配置文檔。

4.4 ECU軟件生成

這是軟件開發(fā)第三個階段的工作，為確保配置效果，具體方法如下:將標準ECU配置文檔、ECU應(yīng)用軟件、Auto SAR資源庫合理配置后生成標準ECU軟件，滿足實際工作需要，更好的指導軟件開發(fā)。需要注意的是，在進行配置過程中，當這些文檔出現(xiàn)變化的情況，應(yīng)重新配置，生成更新的標準ECU軟件［6］。如軟件與硬件資源沖突，或者硬件資源得到了更新，應(yīng)該對其進行反復校正，并優(yōu)化ECU軟件，使其得到更好的運用，滿足軟件開發(fā)工作的需要。

5 基于Auto SAR的嵌入式軟件開發(fā)效果

根據(jù)上述步驟進行軟件開發(fā)，完成后進行測試，測試結(jié)果表明，軟件滿足規(guī)范要求，適應(yīng)實際工作的需要。另外，簡化ECU開發(fā)流程，減少很多不必要工作，促進開發(fā)效率的提升。同時還能夠?qū)崿F(xiàn)軟件和硬件通用功能模塊標準化，縮短軟件開發(fā)時間，使整個系統(tǒng)的安全性和可靠性得以增強。另外，由于具有這些特點和優(yōu)勢，在軟件開發(fā)中采用這種方式能夠降低整車成本，提高經(jīng)濟效益。例如，汽車ECU大約20個，如果運用通用標準軟件模塊進行產(chǎn)品開發(fā)，零部件供應(yīng)商可以節(jié)省開發(fā)費用約20萬元。由此計算可以得知，在軟件開發(fā)中，通過采用標準軟件模塊，一個車型就可以節(jié)省費用約400萬元，能夠取得顯著的經(jīng)濟效益。

6 結(jié)束語

綜上所述，Auto SAR滿足汽車電子控制系統(tǒng)開發(fā)的需要，在實際運用中具有重要的作用。因此，今后在進行系統(tǒng)軟件開發(fā)中，需要重視Auto SAR的運用。并加強技術(shù)創(chuàng)新，重視實際工作經(jīng)驗的總結(jié)，不斷規(guī)范和完善軟件開發(fā)工作，制定并健全行業(yè)標準，有效規(guī)范汽車ECU軟件開發(fā)工作，提高軟件開發(fā)工作經(jīng)濟效益。最終實現(xiàn)塑造汽車品牌形象，增強零部件供應(yīng)商的競爭力和影響力，推動整個汽車工業(yè)健康、有序發(fā)展的目的。

參考文獻:

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［3］劉珍秧.基于Auto SAR的汽車電子控制系統(tǒng)嵌入式軟件開發(fā)［J］.電子世界，2013(6):32－33.

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［5］趙彥斌，鐘再敏.基于代碼自動生成技術(shù)的汽車電子實時控制軟件開發(fā)［J］.計算機輔助工程，2008(3):36－40.

［6］魏學哲.汽車嵌入式系統(tǒng)開發(fā)方法、體系架構(gòu)和流程［J］.同濟大學學報(自然科學版)，2012(7):1064－1070.

Development and Research on Embedded Software of Automobile Electronic Control System Based on Auto SAR

SONG Yan－fang
(Henan Polytechnic Institute，Nanyang 473000，China)

This paper introduces the concept，architecture and function of Auto SAR aswell as points out the development results that conform to the Auto SAR embedded code.This paper analyzes the development process and development effect of embedded software based on Auto SAR.The practical application indicates that the application of embedded software based on Auto SAR in the development of automobile electronic control system is not only easy in operation，able to enhance the connection between different levels，reduce theworkload of software development and shorten the development cycle，but also can improve the security and reliability of software development，which is of vital function to automobile electronic control system and worthy of promotion and application in practicalwork.

Auto SAR;automobile electronic control system;embedded software;ECU

U463.6

B

1673－5382(2014)03－0088－05

(責任編輯 侯中巖)

2014－07－23

宋艷芳(1981)，女，河南安陽人，河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院助教，碩士.