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时间：2021-08-04 02:02:00

关键字： AUTOSAR 自动驾驶

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[导读]随着汽车智能化和网联化的深入，自动驾驶，Car2-X应用程序以及更强大的交互性和连接性的特点，这些功能它们需要一个新的软件平台来支持这些驱动程序定义的新需求，并允许其增量部署无线传输，这在经典的AUTOSAR平台上已经不可行了。一.AUTOSAR自适应平台随着自动驾驶技术的发展，...

随着汽车智能化和网联化的深入，自动驾驶，Car2-X应用程序以及更强大的交互性和连接性的特点，这些功能它们需要一个新的软件平台来支持这些驱动程序定义的新需求，并允许其增量部署无线传输，这在经典的AUTOSAR平台上已经不可行了。

一.AUTOSAR自适应平台

随着自动驾驶技术的发展，更多复杂的功能将集成到未来的汽车中。AUTOSAR自适应平台针对功能更强大的板载计算机提供更高级别的功能。

AUTOSAR自适应平台与AUTOSAR经典平台区别如下:

1)适用场景方面：
AUTOSAR经典平台是基于C编程语言和功能相对简单的嵌入式的设备而开发的。AUTOSAR自适应平台使用C 编程语言进行了更高的抽象级别及依赖于性能更强大的硬件。目标硬件依赖多核CPU和高性能计算（HPC）能力的单板PC，运行POSIX PSE51兼容操作系统。

2)体系结构方面：
在体系结构方面，自适应平台遵循与经典平台相似的模式：标准化的分层体系结构，为应用程序提供了与硬件无关的API和服务。如下图所示：自适应平台的应用程序的AUTOSAR运行时环境（ARA）继承了Classic平台RTE，提供了大量的库和服务。

图1 AUTOSAR经典平台的体系结构

图2 AUTOSAR自适应平台的体系结构
3)通信内存及操作系统方面：
下表总结了Adaptive Platform的系统性能特征，并描述了与ClassicalPlatform的区别。
表1：经典平台和自适应平台之间的系统性能比较

1）经典平台的通信协议基于在系统运行前的静态预配置的基于信号的规范，而自适应平台基于面向服务的通信，允许动态启动通信。即在Classic Platform中，运行时的服务必须在编译时处理确定的，在Adaptive Platform 平台支持运行时服务的动态注册，并可以为每个SWC指定作用域：1）只能发现预配置的服务实例，2）完全开放以允许被发现使用）。
2）自适应平台应支持的应用程序动态调度策略，它允许在运行时动态部署应用程序。
3）另一个重要特征是内存管理单元，操作系统通过它执行的每个进程（任务）都有自己的虚拟地址，而不会识别其他进程的存在。即使在运行期间部署应用程序，也能保证应用程序之间独立运行不受干扰。

二. AUTOSAR自适应平台的关键功能

1)面向服务的体系结构SOA:
如下图所示，面向服务的体系结构（SOA）是一种基于服务创建软件体系结构的方法,它允许应用程序组件和其他软件组件之间交换和使用服务，注意：这里的服务是指为应用程序提供的功能超出了基本操作软件已经提供的功能，可独立于TIER1提供的基础软件上进行自适应的增加新的服务功能。

图3 面向服务的通信范例
如下图所示，应用程序被解释为一组数据提供（传感器），数据处理（应用程序逻辑）和数据消耗（执行器）服务。通信路径遵循生产者/消费者或客户/服务器模型，其中某些应用程序以生产者的身份提供服务，而其他应用程序以消费者的身份订阅服务。并通过SOME/IP协议进行传输到总线。

图4 基于SOME/IP面向服务的通信
2)SOME / IP通信协议
基于SOME / IP协议的通信API的序列化和反序列化，以客户端/服务器方式实现了应用程序之间通信数据的交换。与经典方式不同（无论接收方需不需要数据，都广播所有数据）只有所需的数据被订阅并到达客户端。例如在以CAN总线为主的车载网络中，通信过程是面向信号的（除了诊断通信之外），这是一种根据发送者需求实现的通信过程，当发送者发现信号的值变化了，或者发送周期到了，就会发送信息，而不考虑接收者是否有需求。而SOME/IP则不同，它是在接收方有需求的时候才发送，这种方法的优点在于总线上不会出现过多不必要的数据，从而降低负载。

图5 应用程序之间的通信
3)基于POSIX的操作系统:
操作系统负责自适应平台的所有应用程序的资源管理以及它们与硬件层的交互。AUTOSAR没有为Adaptive Platform指定新的操作系统，而是定义了它的执行上下文和供AdaptiveApplications使用的必需的操作系统接口（OSI）。为了满足AUTOSAR为自适应平台定义的要求，OSI应该支持POSIX标准库。AUTOSAR Adaptive为POSIX操作系统进行了标准化规范的实时运行环境,此外,操作系统应通过在启动和运行时的动态调度和通信路径的动态配置功能来支持应用程序的动态行为。
三. AUTOSAR自适应平台的的功能堆栈
自适应平台软件平台包括11个功能集群，可以将其大致分为三类：基本功能，通信以及安全性。
1)基本功能

执行管理

处理应用程序以及整个ECU的状态。开机并启动内核后，它将启动系统初始化并控制所有其他应用程序软件组件的启动和终止。它可以通过原型进行高度配置，从而管理依赖计算机状态的应用程序集。为了易于使用，可以将相关应用程序捆绑在功能组中以实现常见的执行属性。

操作系统接口

指定的功能不能由Adaptive Platform本身有效地实现，而是由主机操作系统有效地实现。具体功能特性如下：（1）符合PSE51（2）包括内存和CPU的资源管理（3）支持时间触发的执行机制。此功能集群还确保在初始化主机系统后，操作系统将控制权移交给执行管理。

日志记录和跟踪

为Adaptive Applications和平台的其余部分提供API来记录发生的事件。它支持严重性级别（调试，通知，警告，错误）以及支持上下文和用于分组和过滤消息的logger IDs。

持久性

为（只读）配置数据提供永久存储，并支持特定于应用程序的数据读取和写入。从功能上讲，它支持错误检测和纠正。提供了基于文件和键值API。

时间同步

允许应用程序设置和检索公共时基。此功能集群本身不提供时基，但允许其用户充当时间提供者（主）或请求者（从属）。不同的时基（本地，全局，同步）允许客户端可以维护自己的时基，或者在不同ECU内或之间进行同步。
2)通讯

通信管理

提供了基于服务的通信，实现应用程序以及应用程序与平台服务之间通信。它定义了服务接口，这是一种灵活的耦合机制，用于定义提供的和所需的接口。这些接口可以是方法（例如：远程过程调用），字段（可读写共享内存）和事件（只读通知）。端口允许将多个接口组合在一起。通信管理从基础协议或总线（vSOMEIP，CAN等）中抽象出来。

Restful communication

Restful communication提供了一种基于服务通信范例。该功能集群提供了基本的构建块，以创建自适应应用程序，这些应用程序提供基于REST的服务（服务器部分）或与其他服务端部分（客户端部分）进行交互。

3)安全保障

身份和访问管理

提供类似于权限管理的机制，该机制允许授予或拒绝从Adaptive Applications到Adaptive PlatformFoundation and Services的访问。

密码管理

密码提供了一个标准化的接口来访问多种密码算法。例如随机数生成，哈希算法以及几个对称和非对称密码算法。

平台运行健康管理

允许使用执行管理的API监督自适应平台应用程序。如果发生故障，可以配置特定的操作。可能的操作包括重新启动应用程序，或应用程序，功能组或ECU中的状态更改。
4）自适应平台服务
有四个指定的Adaptive Platform Services：

诊断

提供统一诊断（UDS，ISO 14229）和IP诊断（DoIP，ISO 13400）规范中指定的服务。这包括Diagnostic Events的概念，即错误，警告或故障，以及Diagnostic Communication的概念，即处理上述事件发生到持久性存储的传输。

信号到服务的映射

为Classic平台提供了一个兼容性层。它将经典平台中的信号转换为自适应平台中的服务。因此，可以实现CP和AP软件组件之间的互操作性。

网络管理

处理总线的状态管理，如果需要进行时间紧迫的通信，则可以使总线保持活动状态。

状态管理

负责定义ECU的当前活动状态。功能组较小粒度的状态转换，允许功能集群和/或自适应应用程序组的单独组状态的转换。在状态更改请求的情况下，它将触发执行管理以执行必要的更改。

更新和配置管理

提供了在ECU上安装新软件和升级现有软件组件的方法。支持空中升级（OTA）和现场升级（通过车载诊断设备）。
四. Adapative AUTOSAR的实施
与经典平台一样，需要软件堆栈才能在量产软件中使用AUTOSAR。下表列出了提供或已经宣布提供Adaptive Platform软件堆栈的制造商：

Vendor	Stack
Elektrobit	EB corbos AdaptiveCore
Vector	Adaptive MICROSAR

五. AdapativeAUTOSAR的发展路线图
如下图所示，标准开发将从当前的开发阶段切换到更稳定的演进阶段，成熟度级别一直提高到R18-10，然后质量稳定，同时继续发布功能。R18-10计划与Classic Platform 4.4.0同步。从那时起，Classic（CP）和Adaptive Platform（AP）的发布周期将同步，这使得更容易同时推出影响两个平台的新功能。