谈谈CPAUTOSAR软件开发的3种工作流

作者 | 不可说

出品 | 汽车电子与软件

1. 复杂性管理：面对汽车中日益增长的ECU（电子控制单元）数量和错综复杂的软件交互，AUTOSAR CP通过清晰的层次结构和标准化的接口定义，有效降低了系统的整体复杂度，提高了开发效率和可维护性。

   
   

2. 软件重用与模块化：鼓励并促进软件组件的跨车型、跨品牌重用，加速产品上市时间，同时降低开发成本。AUTOSAR CP的模块化设计使得汽车制造商（OEM）和一级供应商（Tier 1）能够灵活组合和定制功能，快速响应市场变化。

   
   

3. 安全性与可靠性：随着自动驾驶等高级功能的引入，汽车软件的安全性变得尤为重要。AUTOSAR CP通过提供安全相关的软件架构、开发流程和验证工具，帮助确保汽车软件的高可靠性和安全性，符合ISO 26262等国际标准。

   
   

4. 互联与数据管理：支持车辆与云端、基础设施及其他车辆的互联互通，AUTOSAR CP通过集成通信协议栈和数据管理功能，为车辆提供强大的信息交换能力，促进新服务和新商业模式的创新。  

A、自上而下（Top-Down）工作流  

• 应用架构设计：首先，在AUTOSAR编辑工具（如Davinci Developer、AutoSAR Builder、ISOLAR-A等（MATLAB新版工具箱也支持））中设计应用架构。这包括定义软件组件（SWC）、可运行实体（Runnable）、接口（Interface）、端口（Port）等元素。

• 导出SWC描述文件：设计完成后，将架构SWC信息导出为ARXML文件。ARXML文件是AUTOSAR标准的数据交换格式，包含了类型、接口、端口、可运行实体、事件等详细信息。

• 建模工具实现算法：使用MBD建模工具（如Simulink）根据ARXML文件中的描述搭建模型，实现算法等应用功能。

• 生成代码：在建模工具中完成算法实现后，生成符合AUTOSAR标准的代码。

• 准备基础软件层（BSW）：首先，确保基础软件层（如操作系统、服务层、ECU抽象层等）已经根据AUTOSAR标准正确实现并经过验证。这包括检查BSW的版本兼容性、配置正确性以及必要的驱动和中间件的支持。

• 代码生成与适配：将应用层或中间件层通过模型或手动编码生成的代码，根据BSW的接口规范进行适配。这包括修改数据类型的映射、调整接口函数的调用方式以及配置必要的资源（如内存、中断等）。

• 集成构建：使用AUTOSAR构建系统（如AR Builder）将应用层代码、中间件代码和基础软件层代码集成在一起，生成完整的软件镜像。此过程涉及链接库的选择、依赖关系的解析以及优化选项的配置。

• 运行时环境（RTE）生成：在集成构建过程中，RTE生成器会根据软件组件之间的交互关系自动生成运行时环境代码。RTE负责处理组件之间的通信、数据同步以及资源调度等任务，确保软件能够按照设计预期运行。

• 静态分析：在代码集成后，首先进行静态代码分析，以检查潜在的编程错误、逻辑错误以及安全漏洞。静态分析工具可以帮助开发人员快速定位问题，提高代码质量。

• 单元测试：对软件中的每个模块或组件进行单元测试，验证其功能是否符合设计要求。单元测试可以独立运行，无需依赖其他模块，有助于快速发现和修复问题。

• 集成测试：在完成单元测试后，进行集成测试以验证各个模块之间的交互是否正确。集成测试关注于软件的整体功能，确保各模块在集成后能够协同工作。

• 系统测试：将集成后的软件部署到目标ECU上，进行实际环境下的系统测试。系统测试涵盖功能测试、性能测试、可靠性测试等多个方面，以验证软件在实际应用中的表现。 

• 调试与优化：在测试过程中发现的问题需要进行详细的调试。开发人员使用调试工具（如MATLAB的Simulink Debugger、GDB等）来跟踪程序执行流程、查看变量值以及设置断点等。根据调试结果对代码进行优化，以提高软件的性能和稳定性。

• 文档记录：在整个集成与调试过程中，详细记录测试步骤、测试结果以及问题解决方案。这些文档对于后续的维护工作具有重要意义，也有助于团队成员之间的知识共享和协作。

• 下载代码：将调试完成的代码下载到目标ECU中。

• 测试：在目标ECU上进行全面的测试，包括功能测试、性能测试、可靠性测试等。

B、自下而上（Bottom-Up）工作流  

• 建模工具实现算法：首先，在建模工具（如Simulink）中搭建模型，实现算法等应用功能，或者直接应用其他已经有的、可以在该项目上复用的模型。

• 导出ARXML文件：将模型中的元素（如类型、接口、端口等）导出为ARXML文件，这一过程也是将SIMULINK元素转换为AUTOSAR元素。   

• 根据ARXML文件设计应用架构：在AUTOSAR编辑工具中，根据ARXML文件中的描述设计应用架构。这包括创建软件组件、定义可运行实体、接口和端口等元素。

• 与BSW层集成：将生成的代码与基础软件层（BSW）集成，生成运行时环境（RTE）。

• 调试：对集成后的代码进行调试。

• 下载与测试：将调试完成的代码下载到目标ECU中，并进行全面的测试。

C、混合工作流（Round-trip）  

• 使用AUTOSAR编辑工具进行系统的顶层架构设计，包括定义软件组件、通信接口、资源分配等。

• 确立系统的主要功能需求、性能指标及非功能需求（如安全性、可靠性、实时性等），为后续开发提供明确指导。

• 在系统架构规划的同时，利用建模工具（如Simulink、Stateflow）进行算法和应用功能的详细设计与实现。这些工具支持快速原型设计和仿真验证，加速开发进程。

• 开发人员根据系统架构的划分，并行开发各个模块或子系统，提高开发效率。

• ARXML文件交换与迭代。

• 架构设计和各个模块开发之间通过ARXML（AUTOSAR XML）文件进行信息的导出和导入。ARXML文件作为中间媒介，确保了不同开发工具之间的数据一致性和互操作性。

• 通过不断的导出/导入和修改，形成一个闭环的迭代过程，使系统架构和具体实现之间能够相互完善、相互验证。

• BSW集成，生成RTE。

• 将建模工具中验证通过的算法代码转换为C/C++代码，并集成到应用层中。

• 将集成并调试完成的软件镜像下载到目标ECU中，进行实车或模拟环境下的测试。

• 根据测试结果进行必要的调整和优化，直至软件满足所有设计要求和性能指标。