基于AUTOSAR模型的電控系統軟件的集成實現

何曉明 趙光亮 史家濤

摘要：嵌入式軟件的兼容性與可靠性成為汽車行業普遍關注的問題。本文結合汽車開放系統架構AUTOSAR，以MATLAB/Simulink軟件為依托，敘述了一種AUTOSAR模型與非AUTOSAR架構的基礎軟件集成生成可執行程序的過渡集成實現方法，為開發符合AUTOSAR標準的電控系統嵌入式軟件提供了參考。

關鍵詞：AUTOSAR;模型;嵌入式軟件

中圖分類號：U469.72? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）14-0004-02

0? 引言

隨著汽車電子行業的發展，對電控系統嵌入式軟件的兼容性和可靠性越來越高，符合AUTOSAR架構的嵌入式軟件成為發展趨勢。在實際開發過程中，應用軟件可以選擇使用MATLAB/Simulink模型實現，基礎軟件部分采用手寫代碼實現。在嵌入式軟件由非AUTOSAR架構切換到AUTOSAR架構的過渡過程中，應該采用合適的方法來完成軟件的集成，本文提出了一種基于AUTOSAR模型的電控系統嵌入式軟件的集成方法，即當應用軟件部分采用AUTOSAR架構的模型，基礎軟件部分復用非AUTOSAR架構的代碼時嵌入式軟件的集成方法。

1? AUTOSAR模型接口設計

AUTOSAR模型是由MATLAB中的Simulink模型實現的，每個模型對應一個軟件組件，軟件組件之間的數據交互通過RTE層實現。要將數據傳到RTE層，在模型中就要有對應的端口。一般而言，在軟件組件之間進行數據交互的端口有Send-Receive類型和Client-Server類型。在軟件組件和基礎軟件之間數據交互的端口為Client-Server類型。其中Send-Receive類型的端口在模型中的描述如圖1所示。

在圖1中，rsr_Arg1和rsr_Arg2為兩個接收端口，psr_Out1為一個發送端口。在模型生成的代碼中，對應rsr_Arg1端口的函數為Rte_Read_rsr_Arg1_rsr_Arg1（&tmpRead），該函數在模型中調用，在RTE模塊中完成定義。對于發送端口psr_Out1，在模型生成的代碼中對應的端口函數為Rte_Write_psr_Out1_psr_Out1（tmpRead + tmpRead_0），該函數在RTE模塊完成定義。

Client-Server類型的端口類似于C代碼中的函數調用，在模型中可以使用Simulink自帶的FunctionCaller模塊來實現。如果是模型和基礎軟件之間有數據交互，這時模型中一般為客戶端，基礎軟件中一般為服務器端。下面首先介紹客戶端端口在模型、代碼中的描述。如果在模型中需要調用C代碼中的BSW_SendData函數，則需要模型中構造一個客戶端端口，如圖2所示。從圖中可以看出函數BSW_SendData有port和byte兩個輸入參數。該端口在模型生成代碼中的描述為Rte_Call_rcs_BSW_SendData_BSW_SendData（25，18），該函數在RTE模塊完成定義。

服務器端口將在第二部分結合基礎軟件接口開發來展開論述。模型生成代碼時會產生對應的ARXML文件，這些文件中描述了模型對外的端口，也是RTE模塊的輸入。

2? 基礎軟件接口開發

對于基礎軟件部分，需要完成對原來代碼的整改。首先梳理基礎軟件部分與應用軟件部分的軟件交互，包括全局變量和函數等。梳理清楚之后，將原來的變量接口全部修改為函數接口。然后再通過Client-Server類型的端口形式完成與模型之間的數據交互。在項目實現中，基礎軟件部分一般是服務器端，模型中使用的端口一般是客戶端，從代碼層面來講即為在模型中通過RTE層調用代碼中的函數。

在基礎軟件部分，也需要提供對應端口的ARXML文件，此處可以借助MATLAB來生成ARXML文件。結合第一部分客戶端端口的例子，在BSWTest.c文件中有函數BSW_SendData（uint8 port，uint8 byte），該函數需要提供給應用層使用。此時可以創建符合AUTOSAR架構的模型BSWTest.slx，在模型中使用Simulink Function模塊創建一個服務器端，如圖3所示。最后模型生成代碼生成BSWTest.arxml文件，該文件中描述的服務器端口可以與BSWTest.c中的函數BSW_SendData（uint8 port，uint8 byte）對應，可以用作RTE模塊的輸入。

3? RTE代碼實現

通過上述第一部分和第二部分的介紹，在模型生成代碼中端口對應的函數實現是在RTE層。下面詳細介紹RTE代碼的實現過程。RTE代碼生成的輸入文件為軟件組件和基礎軟件等部分對應的ARXML文件，RTE模塊可以采用ETAS公司的工具鏈，通過配置實現RTE模塊的代碼生成。

通過RTE工具鏈生成代碼的輸入為軟件組件和基礎軟件部分對應的ARXML文件。結合第一部分和第二部分的例子，以圖4中連接關系來說明。

在圖4中共有兩個軟件組件和一個基礎軟件服務模塊，對應模型實現分別為Test1.slx、Test2.slx和BSWTest。在這三個模塊中需要實現的連接關系有：

①Send-Receive類型端口：Test1.slx的發送端口psr_Out1_Out1連接到Test2.slx的接收端口rsr_Out1_Out1。

②Client-Server類型端口：BSWTest的服務器端口pcs_BSW_SendData連接到Test1.slx的接收端端口rcs_BSW_SendData。

將以上三個模塊對應的ARXML文件導入ISOLAR-AB工具中并創建軟件組件，可在軟件組件中完成以上關系的連接，連接關系圖如圖5所示。

完成軟件組件之后，再配置生成系統映射、軟件組件到ECU映射、ECU抽象及任務調度表，就可調度RTE代碼生成器RTEGen.exe生成RTE模塊的代碼。

4? 結論

本文參考AUTOSAR架構，分三部分介紹了基于AUTOSAR架構模型和傳統基礎軟件代碼的開發集成方法，即AUTOSAR模型接口設計、基礎軟件接口開發、RTE代碼實現。該方法對于項目從非AUTOSAR架構轉換為AUTOSAR架構的過渡時期的開發，具有重要的意義。

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