分布式汽車電氣

1、分布式汽車電氣-電子系統(tǒng)設(shè)計 和實現(xiàn)架構(gòu)作者:日期:分布式汽車電氣/電子系統(tǒng)設(shè)計和實現(xiàn)架構(gòu)在過去的十幾年里，汽車的電氣和電子系統(tǒng)已經(jīng)變得非 常的復(fù)雜。今天汽車電子/電氣系統(tǒng)開發(fā)工程師廣泛使用基于 模型的功能設(shè)計與仿真來迎接這一復(fù)雜性挑戰(zhàn)。新興標(biāo)準(zhǔn)定 義了與低層軟件的標(biāo)準(zhǔn)化接口，最重要的是，它還為功能實 現(xiàn)工程師引入了一個全新的抽象級。這提高了軟件組件的可重用性，但不幸的是，關(guān)于如何 將基于模型的功能設(shè)計的結(jié)果轉(zhuǎn)換成高度環(huán)境中的可靠和 高效系統(tǒng)實現(xiàn)方面的指導(dǎo)卻幾乎沒有。此外，論述設(shè)計流程物理端的文章也非常少。本文概述 了一種推薦的系統(tǒng)級設(shè)計方法學(xué)，包括、分布在多個ECU中的網(wǎng)絡(luò)和任務(wù)調(diào)度、線束設(shè)

2、計和規(guī)格生成。為什么需要AUTOSAR?即使在同一家公司，架構(gòu)設(shè)計”對不同的人也有不同的含義，這取決于他們站在哪個角度上。物理架構(gòu)處理系統(tǒng)的 有形一面，如布線和連接器，邏輯架構(gòu)定義無形系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 和分配，如軟件和通信協(xié)議。目前設(shè)計物理架構(gòu)和邏輯架構(gòu) 的語言是獨立的，這導(dǎo)致相同一個詞的意思可以完全不同，設(shè)計團隊和流程也是獨立的，這也導(dǎo)致了一個非常復(fù)雜的設(shè) 計流程（如圖1所示）。Logical Design Lc>9 1T Nelworft-jt FunctlOfial PerformancePhysical Design Physi cal Tcpo ogy Fusing 5 Qrourd

3、irky Power dtalH but km Metrics topology 4 icadiM*i右胡的曹 Luteultor* S>!it¥rn CrCfSt* Sysi+n 抽r* Cu.nplexif/Logical DesignPhysical Desi圖1 ：物理和邏輯設(shè)計流程。這種復(fù)雜性導(dǎo)致了次優(yōu)設(shè)計結(jié)果，整個系統(tǒng)的正確功能 是如此的難于實現(xiàn)，以致于幾乎沒有時間去尋求一種替代方 法，它可導(dǎo)致更堅固的、可擴展性更好的和更具成本效益的 解決方案。為了實現(xiàn)這樣一種解決方案，設(shè)計師需要新的方 法，它可以將物理和邏輯設(shè)計流程緊密相連，并仍然允許不 同的設(shè)計團隊做他們的工作

4、。新興的AUTOSAR標(biāo)準(zhǔn)為系統(tǒng)級汽車電子/電氣設(shè)計方 法學(xué)提供了一個 技術(shù)上和經(jīng)濟上都可行的選擇，盡管它主要 針對軟件層面，即邏輯系統(tǒng)的設(shè)計。不過，大量廣泛的 AUTOSAR元模型及其豐富的接口定義允許系統(tǒng)級電子/電氣架構(gòu)師以標(biāo)準(zhǔn)的格式表達(dá)他的設(shè)計思想。從經(jīng)濟上看，AUTOSAR標(biāo)準(zhǔn)打開了一個巨大的、統(tǒng)一的市場，它使得可 以創(chuàng)建合適的設(shè)計工具。本文描述了基于 AUTOSAR的由點工具組成的系統(tǒng)級設(shè) 計方法。這導(dǎo)致整個流程在所有有意義的地方使用標(biāo)準(zhǔn)，但 又不局限于標(biāo)準(zhǔn)，或要求用戶采用這些標(biāo)準(zhǔn)。AUTOSAR工作原理AUTOSAR標(biāo)準(zhǔn)是汽車制造商、供應(yīng)商和工具供應(yīng)商一 起發(fā)起的，旨在規(guī)范汽車電子

5、控制單元（ECU）的開放式軟件架構(gòu)。AUTOSAR標(biāo)準(zhǔn)指定了一個分層軟件架構(gòu)，它明確定義 了應(yīng)用軟件組件（SWC）之間的接口、用戶可見汽車功能和基 礎(chǔ)設(shè)施組件的實現(xiàn)。它對基礎(chǔ)設(shè)施組件進行了嚴(yán)格的規(guī)定， 以允許不同供應(yīng)商開發(fā)的組件能一起工作。用戶可見的汽車功能通過互連的應(yīng)用軟件組件來實現(xiàn)。SWC是可以映射到ECU的最小單元。為了使SWC與特定的 硬件無關(guān)，定義了虛擬功能總線 （VFB）概念，此處SWC就使 用VFB與它們的環(huán)境進行通信。這一概念支持SWC重新定位到不同的 ECU，從而增強 了應(yīng)用軟件的可重用性。一個AUTOSAR系統(tǒng)基本上由以下三個 XML文件定義： SWC描述、ECU資源描述和

6、系統(tǒng)配置描述。這些文件描述了一個邏輯架構(gòu)的所有方面：SWC、功能網(wǎng)絡(luò)、拓?fù)浜凸δ艿紼CU的映射。雖然這些文件的語法和語義由AUTOSAR標(biāo)準(zhǔn)定義，但它們的創(chuàng)建方法學(xué)則留給了工具供應(yīng)商。用戶案例分析下面兩個代表性用戶案例可以讓你更深入地了解到總 體物理和邏輯設(shè)計任務(wù)的復(fù)雜性。在圖2顯示的設(shè)計流程中，你可看到邏輯設(shè)計過程是如 何驅(qū)動物理設(shè)計過程的。這一設(shè)計流程的第一步是汽車邏輯 功能的定義和實現(xiàn)。大多數(shù)OEM將一部汽車的電氣系統(tǒng)分解成約100-200個功能。用戶創(chuàng)建能表達(dá)各種汽車功能的單 元級SWC，或從像 Matlab/Simulink 這樣的模型設(shè)計工具中 調(diào)用這類SWC。由于SWC的規(guī)范和開

7、發(fā)在時間和地點上都是高度分散 的，以及許多SWC從許多不同的來源進入設(shè)計流程，因此 應(yīng)進行一致性檢查，以盡早發(fā)現(xiàn)錯誤。即便只有接口描述， 也已經(jīng)可以進行內(nèi)部組件之間的接口一致性靜態(tài)檢查。在設(shè) 計流程的這一點上，增加端到端的時序要求是重要的，以支 持后面流程中要求時序信息的先進分析工具。log *3畑:前Logical DesignPhysical DesignFuZsui Cht啊negrai cn呂口 ms poMrYgd r=刈廉岬廠' harau cut* tfft tie沖* nr Corrrtoan -nr. oorriels* VBMMtol廠二二4圖2:用戶案例1邏輯設(shè)計驅(qū)動物理設(shè)計* ECU*- SwwrSEi <ws 審 DulsesMmnhftwTF與此同時，可以創(chuàng)建一個有潛力的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，它能勾畫 出分布式汽車網(wǎng)絡(luò)的邏輯拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，以及描述傳感器、激勵 器和ECU的連接。通常情況下，一個汽車項目開始于原有設(shè) 計的重利用，然后對它進行修改。在重利用現(xiàn)有的ECU時，非常詳細(xì)的ECU信息可以來自企業(yè)數(shù)據(jù)庫， 或需要定義新的 ECU，其技術(shù)特性在開發(fā)過程中的特定期間是變化的。在以上兩種情況下，功能信息和拓?fù)湫畔⒍伎梢蕴峁┙o 物理設(shè)計流程。物理設(shè)計過程的功能級也需