Kiến trúc của nền tảng AUTOSAR
Trong trang này, chúng ta sẽ xem xét kiến trúc của nền tảng AUTOSAR. AUTOSAR là một nền tảng tiêu chuẩn hóa (Standardized) và mở (Openly). Từ “tiêu chuẩn” có nghĩa là các tên hàm, chức năng, giá trị trả về, v.v. đã được định nghĩa trước, trong khi từ “mở” có nghĩa là bất kỳ ai cũng có thể sử dụng nền tảng này.
Nền tảng AUTOSAR
có cấu trúc kiến trúc phân lớp (Layered Architecture) và chủ yếu bao gồm ba thành phần từ trên xuống dưới là ASW, RTE, và BSW. Các lớp dưới cung cấp một mức độ trừu tượng nhất định cho lớp trên.
Việc tách biệt các lớp giúp cho việc duy trì hệ thống trở nên dễ dàng hơn. Ngoài ra, với cấu trúc phân lớp, việc phát triển phần mềm độc lập với phần cứng trở nên khả thi, và điều này cũng nâng cao khả năng tái sử dụng và mở rộng. Tuy nhiên, hầu hết mã nguồn có thể chỉ thực hiện vai trò truyền dữ liệu, dẫn đến việc quy mô dự án có thể trở nên quá lớn.
Trong AUTOSAR, tất cả các thành phần ECU đều được trừu tượng hóa và được chia thành các lớp Application, BSW, và HW Layer.
ASW, Application Software
Tập hợp các SWC, Software Component. SWC là đơn vị thực thi độc lập và được phân loại theo chức năng thành ứng dụng, actuator, và cảm biến.
RTE, Runtime Environment
RTE chịu trách nhiệm kết nối các thành phần Application với BSW trong khi trao đổi dữ liệu và kiểm soát sự tương tác.
Nó là môi trường thực hiện cấu trúc giao tiếp VFB. RTE cung cấp ánh xạ giao diện cho việc giao tiếp giữa các SWC trong ASW và giữa SWC với BSW một cách độc lập với ECU.
BSW, Basic Software
BSW được chia thành ba phần: Service Layer, EAL, và MCAL.
Service Layer
Service Layer là lớp cao nhất trong BSW. Trong khi việc truy cập phần cứng I/O được quản lý bởi lớp trừu tượng ECU, Service Layer cung cấp nhiều chức năng nền tảng để điều khiển hệ thống và các mô-đun trong BSW như sau:
• OS (Operating System)
• Quản lý lịch trình
• Giao tiếp và quản lý mạng
• Quản lý bộ nhớ
• Dịch vụ chẩn đoán
• Quản lý trạng thái ECU
• Watchdog
OS cần phải kiểm soát phần cứng trực tiếp để đạt hiệu quả cao, do đó Service Layer kéo dài xuống tận lớp MCAL. Đáng chú ý, AUTOSAR OS là tiêu chuẩn hệ điều hành dành cho xe hơi, mở rộng từ hệ điều hành OSEK/VDX với các tính năng bảo vệ hệ thống, lập lịch thời gian thực và xử lý bộ đếm thời gian.
EAL :: ECU Abstraction Layer.
EAL là lớp trừu tượng ECU, cung cấp giao diện cho các driver MCAL đến các lớp trên. Khi các thiết bị ngoại vi như cảm biến và actuator được kết nối với ECU, nó cung cấp cùng một giao diện cho ASW mà không cần thay đổi mạch phần cứng. EAL trừu tượng hóa tất cả các thành phần cơ bản của ECU. Các driver cho các thiết bị ngoại vi cũng nằm trong lớp này. Đáng lưu ý, ECU có phạm vi rộng hơn so với MCU.
EAL cung cấp API độc lập với phần cứng (Programming Interface). Ở đây, phần cứng bao gồm cả bên trong và bên ngoài của vi điều khiển. Nó cung cấp giao diện cho driver của các thiết bị ngoại vi và các thiết bị bên trong và bên ngoài (I/O, bộ nhớ, watchdog, giao tiếp).
MCAL :: Microcontroller Abstraction Layer
MCAL là lớp thấp nhất trong nền tảng AUTOSAR. Nó được phát triển phụ thuộc vào vi điều khiển (MCU) và cung cấp API Device Driver để khai thác tài nguyên hoặc chức năng của MCU cho các lớp trên. MCAL có thể được phân biệt một cách riêng biệt với BSW trong một số trường hợp. Nó bao gồm driver cho vi điều khiển, driver cho bộ nhớ, giao tiếp và driver I/O.
Sự tồn tại của lớp MCAL cho phép giảm thiểu việc sửa đổi toàn bộ hệ thống khi có thay đổi phần cứng, bằng cách chỉ cần chỉnh sửa phần MCAL.
CDD :: Complex Device Driver.
CDD được sử dụng để điều khiển các cảm biến hoặc actuator có điều kiện thời gian đặc biệt hoặc không có mô-đun được định nghĩa trong AUTOSAR. Qua CDD, có thể truy cập trực tiếp vào vi điều khiển để điều khiển các cảm biến hoặc actuator.
Mô-đun phần mềm AUTOSAR.
Nền tảng AUTOSAR có nhiều mô-đun khác nhau. Giao diện được sử dụng trong từng mô-đun được định nghĩa trong các tài liệu kỹ thuật riêng biệt. Khi phát triển phần mềm Application SW, các nhà phát triển tìm kiếm và sử dụng giao diện cần thiết từ các tài liệu kỹ thuật của nền tảng AUTOSAR.
Khung đo lường ASPICE và cấp độ năng lực quy trình (CL, Cấp độ Năng lực)
