הבנת מכונית אוטומטית ואדריכלות

ניתן להגדיר את AUTOSAR (אדריכלות מערכת פתוחה לרכב) כפלטפורמה משותפת לכל תעשיית הרכב אשר נועדה לשפר את היקף היישום לפונקציונליות של הרכב מבלי להשפיע על מודל ההפעלה הנוכחי. AUTOSAR היא בעצם ארכיטקטורת תוכנה פתוחה וסטנדרטית אשר פותחה במשותף על ידי יצרני רכב, ספקים ומפתחי כלים. במאמר זה נלמד מהו AUTOSAR ועל השכבות השונות בארכיטקטורה שלו.

המוטו העיקרי של AUTOSAR הוא "לשתף פעולה על תקנים, להתחרות ביישום". ארכיטקטורה ייחודית זו פותחה במטרה לבסס ולשמור על סטנדרט משותף בין היצרנים, ספקי התוכנה ומפתחי הכלים, כך שתוצאת התהליך תהיה מסופקת ללא צורך בשינויים כלשהם.

AUTOSAR - איך הכל התחיל?

בשנת 2003, שותפות AUTOSAR הוקמה כברית של יצרני OEM (יצרן ציוד מקורי), ספקי רכב Tire 1, יצרני מוליכים למחצה, ספקי תוכנה, ספקי כלים ואחרים. הם הקימו את AUTOSAR כסטנדרט תעשייתי פתוח לארכיטקטורת תוכנות רכב על ידי בחינת ארכיטקטורת E / E הרכב השונה שהייתה נוכחת וכי יש קשר שייווצר בעתיד.

10 שותפים Core של AUTOSAR הם קבוצת BMW, Bosch, קונטיננטל, דיימלר קרייזלר, פורד מוטור, חברת ג'נרל מוטורס, פיג'ו סיטרואן, SiemensVDO, טויוטה מוטור Corporation, ו פולקסווגן.

החשיבות של AUTOSAR

התשתית של AUTOSAR אינה פשוטה, אך מדוע יש צורך להכניס תשתית כה מורכבת לתעשיית הרכב? מצד ראשון מדוע אנו זקוקים לאוטוסאר?

ככל שהביקוש לרכב האינטליגנטי, הבטוח והחכם יותר יגביר גם התחרות בענף הרכב תגדל. לא ניתן ליישם את כל פונקציונליות המודיעין והרכב על ידי רשות אחת.

לדוגמא, למכונית יש כריות אוויר, מערכת GPS, אינטגרציה חכמה וכו '. כל התכונות הללו מיושמות על יחידות ה- ECU השונות (יחידות בקרה אלקטרוניות) על ידי תעשיות רכב שונות, כך שכל יחידות הרכב השונות צריכות לעבוד יד ביד כדי להשיג את המוצא הרצוי.

זה מסייע גם בתהליך פיתוח תוכנה, מכיוון שעד לתקופה האחרונה התוכנה שפותחה עבור תעשיות הרכב התמקדה רק באספקת הפונקציונליות של המערכת ואף פעם לא היה אכפת להן מהן ההשפעות שהיא יכולה לספק למערכת. זה הפך מסובך יותר בגלל הרבה פונקציות על פני ECU שונים ברשתות רכב שונות. זה הפך לבעיה קריטית יותר עם הגידול בהליכי הפיתוח הלא סטנדרטיים. לפיכך, הם פיתחו את ה- AUTOSAR.

שכבות שונות של אדריכלות AUTOSAR

אם תסתכל על התמונה לעיל תוכל לזהות שהארכיטקטורה של ה- AUTOSAR עשויה משלוש שכבות עיקריות שהן

• שכבת היישום
• סביבת זמן ריצה (RTE)
• תוכנה בסיסית (BSW)

לכל אחת משכבות אלה מטרה משלה ויש לה פעולה ספציפית לביצוע

שכבת היישום

שכבת היישום AUTOSAR מורכבת מיישומים שונים ומרכיבי תוכנה ספציפיים שנועדו לבצע משימה ספציפית בהתאם להוראות הנתונות. שכבת היישום היא השכבה העליונה ביותר של אדריכלות התוכנה של AUTOSAR ולכן היא קריטית לכל יישומי הרכב. שכבת היישום כוללת שלושה מהמרכיבים החשובים ביותר שיש לקחת בחשבון. הם רכיבי תוכנת יישומים, יציאות של רכיבים אלה וממשקי יציאה.

רכיבי התוכנה מבטיחים את הפונקציונליות של תת המערכת, הכוללת את פעולות ואלמנטים הנתונים שהתוכנה דורשת ואת המשאבים הדרושים לרכיבים. ומקור היישום אינו תלוי במיקום הרכיבים האינטראקטיביים, בסוג ה- ECU שעליו ממופה הרכיב ומספר הפעמים שהרכיב מופעל במערכת.

שכבת סביבת זמן ריצה (RTE)

שכבת סביבת זמן הריצה יוצרת סביבה מתאימה להפעלת רכיבי התוכנה (SWC). ה- SWC תלוי תמיד בממשק שמספק ה- RTE.

זה יכול להיחשב כמרכז התקשורת בין ה- ECU שנמצאים ברשת. זה עוזר לרכיבי התוכנה לפעול ללא תלות במנגנוני התקשורת ובערוצים. ה- RTE מאפשר זאת על ידי מיפוי קשרי התקשורת בין רכיבים המיושמים בתבניות השונות, למנגנון תקשורת אינטרה ספציפי כמו שיחה או מנגנוני תקשורת בין ECU כמו הודעת COM.

על RTE האחריות לנהל את מחזור החיים של ה- SWC, היא צריכה להפעיל ולכבות את הפונקציות על פי הצרכים. היא משמשת גם כשכבת הפרדה בין תוכנת היישום (ASW) לבין תוכנת הבסיס (BSW), כאשר לתוכנת Base הייתה הרשאה להתקשר ישירות לכל פונקציית API או מודולים אחרים, אך תוכנת היישום יכולה לתקשר רק דרך יציאות.

ה- RTE נוצר בשני שלבים

• שלב חוזה: שלב זה אינו תלוי ב- ECU והוא מספק את החוזה בין תוכנת היישום ל- RTE, כלומר ניתן לקודד את ה- API של רכיבי ASW.

זה הביא לכותרת שצוינה רכיב ASW שנוכל לכלול בקוד המקור. קובץ הכותרת מורכב מכל פונקציות ה- RTE API שניתן להשתמש בהן ב- ASW וגם סוגי הנתונים והמבנים הדרושים הדרושים לרכיבי ASW מוכרזים בקובץ הכותרת.

• שלב ייצור: שלב זה יתמקד ביצירת הקוד הקונקרטי עבור ECU נתון. עם רכיבי ASW וקבצי כותרת שנוצרו בשלב החוזה וכל קוד ה- BSW הדרוש, ניתן להרכיב את הקוד שנוצר לקובץ הפעלה עבור ה- ECU.

תוכנה בסיסית (BSW)

ניתן להגדיר את שכבת התוכנה הבסיסית כתוכנה הסטנדרטית שיכולה לספק שירותים לרכיבי התוכנה AUTOSAR והיא משמשת גם להפעלת החלק הפונקציונאלי של התוכנה. התוכנה הבסיסית כוללת את הרכיבים הסטנדרטיים והמפורטים ב- ECU.

שכבת התוכנה הבסיסית מחולקת עוד לארבעה חלקים עיקריים, כלומר שכבת שירותים, שכבת הפשטה של ​​ECU, שכבת הפשטה של ​​מיקרו-בקר ומנהלי התקנים מורכבים.

I. שכבת שירות

זוהי השכבה העליונה ביותר של שכבת התוכנה הבסיסית, היא מספקת את מודולי התוכנה הבסיסיים לתוכנת היישום והיא אינה תלויה במיקרו-בקר וחומרת ECU.

שכבת השירות מספקת פונקציות כגון

• שירותי זיכרון (ניהול NVRAM)
• שירותי אבחון (כולל UDS זיכרון תקשורת ושגיאה)
• תקשורת וניהול רשתות רכב
• ניהול מדינת ECU
• מערכת הפעלה (OS)

הרכבה של שכבה זו מתמחה במיקרו-בקר (MCU), חלקי חומרת ה- ECU ויישומיהם.

II. שכבת הפשטה של ​​ECU

שכבה זו משמשת כממשק לשכבת ההפשטה של ​​מיקרו-בקר המכילה גם כמה דרייברים של התקנים חיצוניים. יש לו גישה לציוד היקפי ולמכשירים, לא משנה היכן הם ממוקמים או מבפנים של הבקר המיקרו. הוא מציע גם את ה- API להתממשק עם המיקרו-בקר.

III. שכבת הפשטה של ​​מיקרו-בקר (MCAL)

שכבת המיקרו-בקר היא דרך הגישה לתקשורת עם החומרה. שכבה זו הוסגרה על מנת למנוע גישה ישירה לרשומות מיקרו-בקר. שכבת הפשטת מייקרו-הבקר (MCAL) היא שכבת חומרה שנועדה להבטיח את הממשק הסטנדרטי מרכיבי תוכנה בסיסית. הוא מספק ערכים בלתי תלויים של מיקרו-בקר עבור רכיבי התוכנה הבסיסית ומנהל גם את ציוד היקפי למיקרו-בקר.

MCAL מסופק עם מנגנון התראות כך שהוא יכול לתמוך בהפצת פקודות, תגובות ומידע לתהליך שונה. מלבד זאת ה- MCAL יכול לכלול חלק מהפונקציות והמכשירים כגון Digital I / O (DIO), ממיר אנלוגי / דיגיטלי (ADC), Modulator Width Wid (De) (PWM, PWD), EEPROM (EEP), Flash (FLS), לכידת השוואה יוני (CCU), טיימר כלב שמירה (WDT), ממשק היקפי סידורי (SPI), אוטובוס I2C.

IV. מנהל התקן מורכב (CDD)

לשכבה זו יש תזמון מיוחד ודרישה פונקציונלית להתמודדות עם חיישנים ומפעילים מורכבים. ה- CDD משמש לטיפול בפונקציות מורכבות, הוא לא נמצא בשכבות אחרות ויש לו את היכולת לגשת ישירות למיקרו-בקר. הפונקציות המורכבות כוללות בקרת הזרקה, בקרת ערכים חשמליים, זיהוי הגדלת מיקום וכו '.

מטרות AUTOSAR

AUTOSAR נוצר מסיבות מסוימות שעוזרות להווה ואשר יעזרו בעתיד, חלק מהיעדים מפורטים להלן.

• יישום ותקינה של פונקציות בסיסיות כפתרון "ליבה סטנדרטי" כלל ענף.
• שילובים של מודולים פונקציונליים מספקים שונים.
• קל לשמור על התהליך לאורך מחזור החיים.
• היכולת לשנות גודל של כלי רכב שונים ללא תלות בפלטפורמה.
• הפעלת יתירות.
• התחשבות בזמינות ובדרישות הבטיחות.
• העברה קלה של פונקציות מ- ECU אחד ל- ECU אחר בתוך הרשת.
• שימוש בחומרה מסחרית מהמדף (COTS) יותר.
• עדכוני תוכנה ושדרוגים שוטפים לאורך חיי הרכב.

היתרונות של AUTOSAR

AUTOSAR משרתת יתרונות שונים בשלבים שונים של מחזור החיים של הרכב

יצרני ציוד מקורי: עם AUROSAR תוכלו להשתמש באותו קוד תוכנה שוב ושוב עבור יצרני יצרן שונים. הוא גמיש יותר להתאמה לעיצובים שונים ומפחית גם את זמן ועלות הייצור.

ספקים: ספקים יכולים להגביר את יעילותם בפיתוח פונקציונלי וליצור מודל עסקי משלהם המתאים להם.

ספק כלים: ל- AUTOSAR יש ממשק משותף המסייע לספק הכלים לתקנן את תהליך הפיתוח שלהם.

מצטרף לשוק חדש: עבור המצטרפים החדשים AUTOSAR משמשת כממשק שקוף ומוגדר שיכול לעזור להם להבין את הסטנדרטים בתעשייה וגם ליצור מודלים עסקיים משלהם.

למה אתה יכול לצפות באמצעות AUTOSAR?

AUTOSAR נועד לשרת מטרות שונות למחלקות שונות בתעשיית הרכב. מכיוון שהוא תכליתי וגמיש אתה יכול לעשות ממנו דברים רבים מלבד זאת, חלק מהתוצאות הבסיסיות שה- AUTOSAR יכול לתת לך הן היכולת לעשות שימוש חוזר בתוכנה בו למספר יחידות, וניתן להחליף את התוכנה המשמשת בכל פעם שהיא הדרוש לכך, AUTOSAR משמשת כפלטפורמה סטנדרטית לכל תוכנות הרכב ואין לה שום יישום משלה.

יש לו מערכת הפעלה עם פונקציות בסיסיות ותוכנות ממשק והיתרון העיקרי הוא שניתן להשתמש באותו ממשק בכל התוכנות הבסיסיות. הפונקציות של AUTOSAR מסופקות כרכיבי תוכנה וכל הרכיבים המעורבים אינם תלויים בחומרה.