从手写代码到AUTOSAR工具链_EcuM应用篇

接上一篇：从手写代码到AUTOSAR工具链 - RTE入门篇

1 引言

EcuM是AUTOSAR中最基本也是最重要的BSW模块之一，其使用方法相对简单，但弄清楚其中的运行机制并不容易。本文依旧从传统的手工编程入手，着重突出EcuM的应用方法，对模块的内部机理仅做简单介绍，感兴趣的读者可参考相应AUTOSAR规范。

2 EcuM模块简介

EcuM用于ECU状态管理，其主要功用包括：

- 初始化（Init）和反向初始化（Deinit）OS、SchM、BswM和一些基础软件驱动模块。

- 如果需要，配置ECU进入SLEEP和SHUTDOWN状态。

- 管理ECU的所有唤醒事件。

2.1 EcuM阶段

图2-1绘制了EcuM模块的“阶段（Phases）”，包括STARTUP、UP、SHUTDOWN和SLEEP。

图2-1: EcuM阶段

2.1.1 STARTUP阶段

STARTUP阶段的目的是初始化基础软件模块直到通用模式管理机制开始运行。

在调用EcuM_Init函数后，EcuM接管ECU启动程序的控制；随着StartOS的调用，EcuM临时交出控制权。集成者可通过实现“自动启动和EcuM_StartupTwo作为第1个调用行为”的OS任务使EcuM重新获得控制权。

2.1.2 UP阶段

在UP刚开始时，BSW调度器已经启动，BswM_Init已经被调用。但内存管理没有初始化，没有通信栈，RTE没有启动，SWCs没有启动。进程通过相应的运行实体（Runnables）以特定模式（Startup后下一个配置项）启动，如：BSW主函数，然后以模式改变的任意组合启动BswM执行行为，同时触发或禁用相应的运行实体。

从EcuM模块的角度，ECU已经“起来”。BswM模块启动模式仲裁和更多BSW初始化，通过执行BswM行为列表或驱动模式相关调度启动RTE和SWC。

初始化BSW模块和启动SWC可以任意次序进行，直到ECU实现全功能；最后，模式切换停止SWC并反向初始化BSW，UP阶段结束，ECU到达可以休眠或下电的状态。

2.1.3 SHUTDOWN阶段

SHUTDOWN阶段处理基础软件模块的关闭，最终导致设备关闭或复位。

2.1.4 SLEEP阶段

ECU在SLEEP阶段处于低功耗状态。通常来说，程序代码不再执行，但仍然有供电，ECU可以被唤醒。EcuM模块提供可配置的硬件休眠模式集，通常在功耗和重启时间之间做出权衡。

EcuM模块根据有意或无意的唤醒事件唤醒ECU，由于无意的唤醒事件应被忽略，EcuM模块提供了一个验证唤醒事件的协议。该协议规定了在处理唤醒源驱动和EcuM之间如何协作处理。

2.1.5 OFF阶段

ECU当其下电时进入OFF状态，此时它只能被集成电源控制的唤醒源唤醒。在任何情况下ECU必须能被启动（如：复位事件）。

2.2 EcuM结构描述

EcuM模块在大多数情况下仅负责初始化和反向初始化。包括一些基础软件驱动模块的初始化、关闭和唤醒时的重新初始化；OS初始化和关闭。

在OS初始化之后，控制传递给BswM之前，EcuM模块仍需承担附加的初始化步骤；在OS关闭之前，BswM立即将执行控制权交还给EcuM模块。

2.3 EcuM设计步骤

以ETAS公司的ISOLAR-AB工具为例说明EcuM模块的设计步骤。

2.3.1 ARXML创建

在ISOLAR-AB中创建EcuM_EcucValues.arxml文件并将其拷贝到相应路径下。

2.3.2 模块配置

在ISOLAR-B中创建并配置EcuM模块。

3 控制实例

我们继续以应用在重卡主驾座椅上的“ECAS控制器”为例，说明EcuM的实现过程。该控制器的核心功能是“将座椅高度始终保持在设定位置上”，通过控制进气阀和排气阀的开闭调节空气弹簧的充气量，从而实现加载在座椅的重量发生变化时（不坐人或坐不同重量的人）其高度始终不变。表3-1为与之相关的主要部件及其功用。

表3-1: 座椅ECAS控制器相关主要部件及其功用

从前文的描述可以看出，EcuM主要完成车载嵌入式软件“初始化”和“关闭”阶段，即“一头一尾”的工作，中间部分由BswM完成。“座椅ECAS控制器”由于功能比较简单，并没有用到OS，故只需考虑其初始化阶段的程序段即可，表3-2列出了通常情况下应在EcuM初始化的功能块，主要包括单片机外设驱动和外围芯片驱动的初始化。

表3-2: EcuM初始化模块

4 手写代码实现方法

手写代码实现程序初始化的部分，还是比较简单的，图4-1为代码截图。

图4-1: EcuM手写代码实现

5 AUTOSAR工具链实现方法

本章介绍在ISOLAR-AB中创建和配置“座椅ECAS控制器”EcuM模块的步骤。

5.1 EcuM模块创建和整体配置

首先需要在ISOLAR-B中创建EcuM模块及其ARXML文件，再对其进行“整体配置”，这是后续一系列配置操作的基础。

5.1.1 EcuM模块创建

按照图5-1和图5-2所示的步骤创建EcuM模块。

图5-1: EcuM模块创建启动

图5-2: EcuM模块创建操作

5.1.2 EcuM整体配置

按照图5-3所示进入EcuM整体配置界面，可以在这里根据需要配置EcuM主函数调用周期、包含头文件、运行核等参数。

图5-3: EcuM整体配置界面

5.2 EcuM通用配置

该箱包含EcuM的通用配置参数，图5-4为其配置启动界面。

图5-4: EcuM通用配置

这里面比较重要的配置箱为：EcuM驱动初始化列表〇（EcuMDriverInitListZero）和EcuM驱动初始化列表一（EcuMDriverInitListOne），用于实现表3-2中的初始化函数，AUTOSAR规范还专门对两者的初始化行为给出了建议，如表5-1所列。

表5-1: EcuM初始化列表

由于座椅ECAS控制器没有Det、Dem等模块，这里将初始化行为均配置在“EcuMDriverInitListOne”中，表5-2为“Port初始化”的参数配置，其余模块的初始化与之类似。

表5-2: Port初始化参数配置

5.3 EcuM灵活状态机配置

该箱包含EcuM灵活状态机的配置参数，图5-5为其配置启动界面，在其中可按需配置EcuM复位模式、下电原因等参数。

图5-5: EcuM灵活状态机配置

5.4 代码生成

在完成BSW生成操作后，由图5-6的代码截图可以看出，工具链生成的代码与手工编程的代码类似。

图5-6: EcuM模块工具链生成代码截图

6 下期预告

不知道大家是否还记得上期《从手写代码到AUTOSAR工具链_RTE入门篇》中没有说到的算法模块初始化函数Controller_initialize的调用，通过本文讲述的EcuM方式实现当然是可以的，不过对于应用层初始化的调用，更常用的做法是在“ECUM_STATE_RUN”中实现，这就涉及到AUTOSAR的另一个模块 - BswM的使用。

在AUTOSAR规范中，BswM是一个重要、有用、又好玩的模块，我研究了3次才想到了一个将其功用描述清楚的办法，我们下期讨论，敬请期待。

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