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時間：2021-08-04 02:02:00

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[導(dǎo)讀]隨著汽車智能化和網(wǎng)聯(lián)化的深入，自動駕駛，Car2-X應(yīng)用程序以及更強大的交互性和連接性的特點，這些功能它們需要一個新的軟件平臺來支持這些驅(qū)動程序定義的新需求，并允許其增量部署無線傳輸，這在經(jīng)典的AUTOSAR平臺上已經(jīng)不可行了。一.AUTOSAR自適應(yīng)平臺隨著自動駕駛技術(shù)的發(fā)展，...

隨著汽車智能化和網(wǎng)聯(lián)化的深入，自動駕駛，Car2-X應(yīng)用程序以及更強大的交互性和連接性的特點，這些功能它們需要一個新的軟件平臺來支持這些驅(qū)動程序定義的新需求，并允許其增量部署無線傳輸，這在經(jīng)典的AUTOSAR平臺上已經(jīng)不可行了。

一.AUTOSAR自適應(yīng)平臺

隨著自動駕駛技術(shù)的發(fā)展，更多復(fù)雜的功能將集成到未來的汽車中。AUTOSAR自適應(yīng)平臺針對功能更強大的板載計算機提供更高級別的功能。

AUTOSAR自適應(yīng)平臺與AUTOSAR經(jīng)典平臺區(qū)別如下:

1)適用場景方面：
AUTOSAR經(jīng)典平臺是基于C編程語言和功能相對簡單的嵌入式的設(shè)備而開發(fā)的。AUTOSAR自適應(yīng)平臺使用C 編程語言進行了更高的抽象級別及依賴于性能更強大的硬件。目標(biāo)硬件依賴多核CPU和高性能計算（HPC）能力的單板PC，運行POSIX PSE51兼容操作系統(tǒng)。

2)體系結(jié)構(gòu)方面：
在體系結(jié)構(gòu)方面，自適應(yīng)平臺遵循與經(jīng)典平臺相似的模式：標(biāo)準(zhǔn)化的分層體系結(jié)構(gòu)，為應(yīng)用程序提供了與硬件無關(guān)的API和服務(wù)。如下圖所示：自適應(yīng)平臺的應(yīng)用程序的AUTOSAR運行時環(huán)境（ARA）繼承了Classic平臺RTE，提供了大量的庫和服務(wù)。

圖1 AUTOSAR經(jīng)典平臺的體系結(jié)構(gòu)

圖2 AUTOSAR自適應(yīng)平臺的體系結(jié)構(gòu)
3)通信內(nèi)存及操作系統(tǒng)方面：
下表總結(jié)了Adaptive Platform的系統(tǒng)性能特征，并描述了與ClassicalPlatform的區(qū)別。
表1：經(jīng)典平臺和自適應(yīng)平臺之間的系統(tǒng)性能比較

1）經(jīng)典平臺的通信協(xié)議基于在系統(tǒng)運行前的靜態(tài)預(yù)配置的基于信號的規(guī)范，而自適應(yīng)平臺基于面向服務(wù)的通信，允許動態(tài)啟動通信。即在Classic Platform中，運行時的服務(wù)必須在編譯時處理確定的，在Adaptive Platform 平臺支持運行時服務(wù)的動態(tài)注冊，并可以為每個SWC指定作用域：1）只能發(fā)現(xiàn)預(yù)配置的服務(wù)實例，2）完全開放以允許被發(fā)現(xiàn)使用）。
2）自適應(yīng)平臺應(yīng)支持的應(yīng)用程序動態(tài)調(diào)度策略，它允許在運行時動態(tài)部署應(yīng)用程序。
3）另一個重要特征是內(nèi)存管理單元，操作系統(tǒng)通過它執(zhí)行的每個進程（任務(wù)）都有自己的虛擬地址，而不會識別其他進程的存在。即使在運行期間部署應(yīng)用程序，也能保證應(yīng)用程序之間獨立運行不受干擾。

二. AUTOSAR自適應(yīng)平臺的關(guān)鍵功能

1)面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)SOA:
如下圖所示，面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)（SOA）是一種基于服務(wù)創(chuàng)建軟件體系結(jié)構(gòu)的方法,它允許應(yīng)用程序組件和其他軟件組件之間交換和使用服務(wù)，注意：這里的服務(wù)是指為應(yīng)用程序提供的功能超出了基本操作軟件已經(jīng)提供的功能，可獨立于TIER1提供的基礎(chǔ)軟件上進行自適應(yīng)的增加新的服務(wù)功能。

圖3 面向服務(wù)的通信范例
如下圖所示，應(yīng)用程序被解釋為一組數(shù)據(jù)提供（傳感器），數(shù)據(jù)處理（應(yīng)用程序邏輯）和數(shù)據(jù)消耗（執(zhí)行器）服務(wù)。通信路徑遵循生產(chǎn)者/消費者或客戶/服務(wù)器模型，其中某些應(yīng)用程序以生產(chǎn)者的身份提供服務(wù)，而其他應(yīng)用程序以消費者的身份訂閱服務(wù)。并通過SOME/IP協(xié)議進行傳輸?shù)娇偩€。

圖4 基于SOME/IP面向服務(wù)的通信
2)SOME / IP通信協(xié)議
基于SOME / IP協(xié)議的通信API的序列化和反序列化，以客戶端/服務(wù)器方式實現(xiàn)了應(yīng)用程序之間通信數(shù)據(jù)的交換。與經(jīng)典方式不同（無論接收方需不需要數(shù)據(jù)，都廣播所有數(shù)據(jù)）只有所需的數(shù)據(jù)被訂閱并到達(dá)客戶端。例如在以CAN總線為主的車載網(wǎng)絡(luò)中，通信過程是面向信號的（除了診斷通信之外），這是一種根據(jù)發(fā)送者需求實現(xiàn)的通信過程，當(dāng)發(fā)送者發(fā)現(xiàn)信號的值變化了，或者發(fā)送周期到了，就會發(fā)送信息，而不考慮接收者是否有需求。而SOME/IP則不同，它是在接收方有需求的時候才發(fā)送，這種方法的優(yōu)點在于總線上不會出現(xiàn)過多不必要的數(shù)據(jù)，從而降低負(fù)載。

圖5 應(yīng)用程序之間的通信
3)基于POSIX的操作系統(tǒng):
操作系統(tǒng)負(fù)責(zé)自適應(yīng)平臺的所有應(yīng)用程序的資源管理以及它們與硬件層的交互。AUTOSAR沒有為Adaptive Platform指定新的操作系統(tǒng)，而是定義了它的執(zhí)行上下文和供AdaptiveApplications使用的必需的操作系統(tǒng)接口（OSI）。為了滿足AUTOSAR為自適應(yīng)平臺定義的要求，OSI應(yīng)該支持POSIX標(biāo)準(zhǔn)庫。AUTOSAR Adaptive為POSIX操作系統(tǒng)進行了標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范的實時運行環(huán)境,此外,操作系統(tǒng)應(yīng)通過在啟動和運行時的動態(tài)調(diào)度和通信路徑的動態(tài)配置功能來支持應(yīng)用程序的動態(tài)行為。
三. AUTOSAR自適應(yīng)平臺的的功能堆棧
自適應(yīng)平臺軟件平臺包括11個功能集群，可以將其大致分為三類：基本功能，通信以及安全性。
1)基本功能

執(zhí)行管理

處理應(yīng)用程序以及整個ECU的狀態(tài)。開機并啟動內(nèi)核后，它將啟動系統(tǒng)初始化并控制所有其他應(yīng)用程序軟件組件的啟動和終止。它可以通過原型進行高度配置，從而管理依賴計算機狀態(tài)的應(yīng)用程序集。為了易于使用，可以將相關(guān)應(yīng)用程序捆綁在功能組中以實現(xiàn)常見的執(zhí)行屬性。

操作系統(tǒng)接口

指定的功能不能由Adaptive Platform本身有效地實現(xiàn)，而是由主機操作系統(tǒng)有效地實現(xiàn)。具體功能特性如下：（1）符合PSE51（2）包括內(nèi)存和CPU的資源管理（3）支持時間觸發(fā)的執(zhí)行機制。此功能集群還確保在初始化主機系統(tǒng)后，操作系統(tǒng)將控制權(quán)移交給執(zhí)行管理。

日志記錄和跟蹤

為Adaptive Applications和平臺的其余部分提供API來記錄發(fā)生的事件。它支持嚴(yán)重性級別（調(diào)試，通知，警告，錯誤）以及支持上下文和用于分組和過濾消息的logger IDs。

持久性

為（只讀）配置數(shù)據(jù)提供永久存儲，并支持特定于應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)讀取和寫入。從功能上講，它支持錯誤檢測和糾正。提供了基于文件和鍵值API。

時間同步

允許應(yīng)用程序設(shè)置和檢索公共時基。此功能集群本身不提供時基，但允許其用戶充當(dāng)時間提供者（主）或請求者（從屬）。不同的時基（本地，全局，同步）允許客戶端可以維護自己的時基，或者在不同ECU內(nèi)或之間進行同步。
2)通訊

通信管理

提供了基于服務(wù)的通信，實現(xiàn)應(yīng)用程序以及應(yīng)用程序與平臺服務(wù)之間通信。它定義了服務(wù)接口，這是一種靈活的耦合機制，用于定義提供的和所需的接口。這些接口可以是方法（例如：遠(yuǎn)程過程調(diào)用），字段（可讀寫共享內(nèi)存）和事件（只讀通知）。端口允許將多個接口組合在一起。通信管理從基礎(chǔ)協(xié)議或總線（vSOMEIP，CAN等）中抽象出來。

Restful communication

Restful communication提供了一種基于服務(wù)通信范例。該功能集群提供了基本的構(gòu)建塊，以創(chuàng)建自適應(yīng)應(yīng)用程序，這些應(yīng)用程序提供基于REST的服務(wù)（服務(wù)器部分）或與其他服務(wù)端部分（客戶端部分）進行交互。

3)安全保障

身份和訪問管理

提供類似于權(quán)限管理的機制，該機制允許授予或拒絕從Adaptive Applications到Adaptive PlatformFoundation and Services的訪問。

密碼管理

密碼提供了一個標(biāo)準(zhǔn)化的接口來訪問多種密碼算法。例如隨機數(shù)生成，哈希算法以及幾個對稱和非對稱密碼算法。

平臺運行健康管理

允許使用執(zhí)行管理的API監(jiān)督自適應(yīng)平臺應(yīng)用程序。如果發(fā)生故障，可以配置特定的操作?？赡艿牟僮靼ㄖ匦聠討?yīng)用程序，或應(yīng)用程序，功能組或ECU中的狀態(tài)更改。
4）自適應(yīng)平臺服務(wù)
有四個指定的Adaptive Platform Services：

診斷

提供統(tǒng)一診斷（UDS，ISO 14229）和IP診斷（DoIP，ISO 13400）規(guī)范中指定的服務(wù)。這包括Diagnostic Events的概念，即錯誤，警告或故障，以及Diagnostic Communication的概念，即處理上述事件發(fā)生到持久性存儲的傳輸。

信號到服務(wù)的映射

為Classic平臺提供了一個兼容性層。它將經(jīng)典平臺中的信號轉(zhuǎn)換為自適應(yīng)平臺中的服務(wù)。因此，可以實現(xiàn)CP和AP軟件組件之間的互操作性。

網(wǎng)絡(luò)管理

處理總線的狀態(tài)管理，如果需要進行時間緊迫的通信，則可以使總線保持活動狀態(tài)。

狀態(tài)管理

負(fù)責(zé)定義ECU的當(dāng)前活動狀態(tài)。功能組較小粒度的狀態(tài)轉(zhuǎn)換，允許功能集群和/或自適應(yīng)應(yīng)用程序組的單獨組狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。在狀態(tài)更改請求的情況下，它將觸發(fā)執(zhí)行管理以執(zhí)行必要的更改。

更新和配置管理

提供了在ECU上安裝新軟件和升級現(xiàn)有軟件組件的方法。支持空中升級（OTA）和現(xiàn)場升級（通過車載診斷設(shè)備）。
四. Adapative AUTOSAR的實施
與經(jīng)典平臺一樣，需要軟件堆棧才能在量產(chǎn)軟件中使用AUTOSAR。下表列出了提供或已經(jīng)宣布提供Adaptive Platform軟件堆棧的制造商：

Vendor	Stack
Elektrobit	EB corbos AdaptiveCore
Vector	Adaptive MICROSAR

五. AdapativeAUTOSAR的發(fā)展路線圖
如下圖所示，標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)將從當(dāng)前的開發(fā)階段切換到更穩(wěn)定的演進階段，成熟度級別一直提高到R18-10，然后質(zhì)量穩(wěn)定，同時繼續(xù)發(fā)布功能。R18-10計劃與Classic Platform 4.4.0同步。從那時起，Classic（CP）和Adaptive Platform（AP）的發(fā)布周期將同步，這使得更容易同時推出影響兩個平臺的新功能。