AUTOSAR CAN診斷實(shí)現(xiàn)

　AUTOSAR是由全球汽車OEM和供應(yīng)商共同推出的一種汽車電子嵌入式軟體分層架構(gòu)。該分層架構(gòu)由微控制器抽象層、ECU抽象層、服務(wù)層、執(zhí)行時(shí)環(huán)境(RTE)和應(yīng)用層組成，前叁層被統(tǒng)稱為基礎(chǔ)軟體(BSW)。

　　AUTOSAR各層軟體的通訊透過(guò)叁類介面實(shí)現(xiàn)，分別是標(biāo)準(zhǔn)介面、AUTOSAR介面和標(biāo)準(zhǔn)AUTOSAR介面。其中，標(biāo)準(zhǔn)介面用于BSW各個(gè)模組之間的通訊，已用C語(yǔ)言定義，如void Adc_Init(const Adc_ConfigType* ConfigPtr)。AUTOSAR介面用于軟體構(gòu)件(SW-C)之間的通訊或者軟體構(gòu)件和ECU韌體(IO硬體抽象、復(fù)雜設(shè)備驅(qū)動(dòng))之間的通訊，這類介面命名以‘Rte_’為前綴。標(biāo)準(zhǔn)AUTOSAR介面用于軟體構(gòu)件存取AUTOSAR服務(wù)。依賴這種分層架構(gòu)和介面定義，AUTOSR顯著提高了汽車電子嵌入式軟體的再使用性──層級(jí)越高者，再使用性越強(qiáng)。值得注意的是：

　　* 微控制器抽象層層級(jí)最低，隨微控制器的更換而更換;

　　* RTE雖然層級(jí)僅低于應(yīng)用層，但由于它負(fù)責(zé)著應(yīng)用層和BSW之間的橋樑作用，和硬體的耦合性最高，不具有再使用性;

　　* 應(yīng)用層(除感測(cè)器、執(zhí)行器相關(guān)的軟體構(gòu)件外)完全獨(dú)立于硬體，具有絕對(duì)的再使用性。

　　圖1 AUTOSAR分層架構(gòu)

　　*

　　汽車診斷簡(jiǎn)介

　　目前，整車廠和供應(yīng)商採(cǎi)用在線診斷與離線診斷相結(jié)合的診斷方法。在線診斷透過(guò)ECU內(nèi)部軟硬體實(shí)現(xiàn)自診斷。在汽車執(zhí)行過(guò)程中，自診斷系統(tǒng)即時(shí)監(jiān)控電子控制系統(tǒng)各組成部份的工作狀態(tài)，因而檢測(cè)電子控制系統(tǒng)中的故障。自診斷系統(tǒng)一方面將檢測(cè)出的故障透過(guò)一定的方式(比如警報(bào)指示燈)向駕駛員發(fā)出警告，另一方面將故障程式碼及相關(guān)數(shù)據(jù)存入ECU記憶體。離線診斷透過(guò)外部診斷設(shè)備讀取相應(yīng)的診斷資訊，實(shí)現(xiàn)診斷作業(yè)。實(shí)現(xiàn)離線診斷的關(guān)鍵在于如何實(shí)現(xiàn)診斷設(shè)備和ECU之間的通訊機(jī)制和診斷服務(wù)，即診斷協(xié)議。

　　目前，診斷協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)主要分為ISO和SAE兩種體系。美國(guó)使用SAE標(biāo)準(zhǔn)體系，包括中國(guó)在內(nèi)的多數(shù)國(guó)家使用ISO標(biāo)準(zhǔn)體系。在乘用車領(lǐng)域，OEM正從自定義診斷協(xié)議逐漸轉(zhuǎn)向ISO標(biāo)準(zhǔn)。在商用車領(lǐng)域，OEM沿用SAE診斷，歐洲OEM在此基礎(chǔ)上增加了ISO診斷。表1列出了部份ISO和SAE標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照。

　　AUTOSAR CAN診斷實(shí)現(xiàn)

　　1) 診斷服務(wù)

　　目前，AUTOSAR V3.1診斷部份支援9個(gè)OBD服務(wù)(如表2所示)，14個(gè)UDS服務(wù)(如表3所示)。

　　依據(jù)表2和表3可知，AUTOSAR不支援OBD中的0x05服務(wù)(請(qǐng)求氧感測(cè)器監(jiān)測(cè)結(jié)果)，塬因在于基于CAN線的0x05服務(wù)在0x06中實(shí)現(xiàn)。不支援UDS中的0x28(通訊控制)、0x34(程式下載)、0x35(程式上傳)、0x36(數(shù)據(jù)傳輸)和0x37(請(qǐng)求傳輸煺出)服務(wù)，且0x10服務(wù)不支援編程會(huì)話和擴(kuò)展會(huì)話這兩種子功能。這些服務(wù)主要用于ECU重新編程，因此AUTOSAR不支援Bootloader。

　　圖2 AUTOSAR CAN診斷相關(guān)模組[!--empirenews.page--]

　　雖然AUTOSAR目前不支援上述服務(wù)，但并未限制開發(fā)者對(duì)其進(jìn)行擴(kuò)展。

　　2) 軟體架構(gòu)

　　AUTOAR架構(gòu)中和診斷相關(guān)的模組如圖2所示。

　　FIM模組的作用是根據(jù)DEM(Diagnostic Event Manager)報(bào)告的事件狀態(tài)使能或禁止軟體構(gòu)件內(nèi)部的功能實(shí)體。PDU Router(協(xié)議數(shù)據(jù)單元路由器)模組僅負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)發(fā)DCM(Diagnostic Communication Manager)和CAN TP(CAN Transport Layer)之間的I_PDU(交互層協(xié)議數(shù)據(jù)單元)，不會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行任何修改。CAN Interface模組、CAN Driver模組和CAN Transceiver模組負(fù)責(zé)L_PDU(數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議數(shù)據(jù)單元)的傳輸。

　　DEM、DCM和CAN TP是AUTOSAR架構(gòu)中和診斷相關(guān)的核心模組。

　　3) DCM

　　DCM模組遵循ISO 14229-1、ISO 15031-5、ISO 15765-4和SAE J1979標(biāo)準(zhǔn)，能直接處理0x10、0x27和0x3E服務(wù)。收到AUTOSAR支援的OBD服務(wù)或其他UDS服務(wù)時(shí)，靠叫DEM、軟體構(gòu)件或者其他BSW模組提供的介面進(jìn)行響應(yīng)。

　　AUTOSAR建議用叁個(gè)功能模組組成DCM，分別是DSL(Diagnostic Session Layer)、DSD(Diagnostic Service Dispatcher)和DSP(Diagnostic Service Processing)。其中DSL負(fù)責(zé)處理PDU Router傳來(lái)的診斷請(qǐng)求，管理會(huì)話層和應(yīng)用層定時(shí)參數(shù)，處理會(huì)話狀態(tài)的切換等。DSD負(fù)責(zé)將DSL傳來(lái)的診斷請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)給DSP，同時(shí)將DSP傳來(lái)的診斷響應(yīng)報(bào)文傳給DSL。DSP負(fù)責(zé)分析接收到的診斷請(qǐng)求報(bào)文，檢查其報(bào)文格式以及其請(qǐng)求的子功能。只有在診斷請(qǐng)求報(bào)文的服務(wù)標(biāo)識(shí)符、子功能、報(bào)文格式等條件都滿足的情況下，DSP才會(huì)處理收到的請(qǐng)求報(bào)文，并將處理結(jié)果整理成診斷響應(yīng)報(bào)文發(fā)給PDU Router。

　　4) DEM

　　DCM模組遵循的標(biāo)準(zhǔn)與DCM相同，負(fù)責(zé)直接處理與DTC相關(guān)的服務(wù)，如UDS中的0x19服務(wù)(響應(yīng)報(bào)文由DCM發(fā)送出去)。當(dāng)軟體構(gòu)件中的Monitor Function檢測(cè)到故障或BSW模組檢測(cè)到故障時(shí)，將通知DEM模組處理和儲(chǔ)存‘診斷事件’(由Event ID進(jìn)行標(biāo)識(shí))。如果故障確診，唿叫NVRAM Manager(非揮發(fā)性記憶體管理器)提供的介面將其存取到非揮發(fā)性記憶體中，同時(shí)通知應(yīng)用層進(jìn)行故障指示。DEM的狀態(tài)圖如圖3所示：

　　圖3 DEM狀態(tài)圖

　　5) CAN TP模組

　　遵循ISO 15765-2標(biāo)準(zhǔn)。負(fù)責(zé)診斷報(bào)文的尋址、拆包與打包，以及網(wǎng)路層定時(shí)參數(shù)的管理。所以，該模組向下傳輸?shù)氖荖_PDU(網(wǎng)路層協(xié)議數(shù)據(jù)單元)。

　　結(jié)論

　　第一、由于嚴(yán)格分層，除了CAN Driver和CAN Transceiver模組要依賴于硬體，AUTOSAR與診斷相關(guān)的模組幾乎完全獨(dú)立于硬體。按照此架構(gòu)開發(fā)完成的診斷程式碼能夠擺脫硬體的束縛，具有最大程度的再使用性。

　　第二、AUTOSAR目前不支援SAE J1939。

　　第叁、暫時(shí)不能直接將AUTOSAR軟體架構(gòu)用于Bootloder程式的開發(fā)。

　　綜上所述，AUTOSAR標(biāo)準(zhǔn)仍舊處于發(fā)展和完善階段，但隨著目前汽車ECU軟體開發(fā)矛盾的加劇，開發(fā)難度不斷增大，開發(fā)週期卻不斷縮短，AUTOSAR將成為必然趨勢(shì)。