Trong hệ thống ô tô , độ phức tạp điện tử hoặc điện ngày càng tăng. Trong một chiếc xe hiện đại, chúng có trên 100 đơn vị điều khiển động cơ được gọi là ECU. Mỗi ECU bao gồm một số chức năng phải được thực hiện lại thường xuyên từ đầu khi phần cứng như bộ xử lý được thay đổi. Điều rất quan trọng đối với ô tô là làm cho phần mềm ứng dụng độc lập với sự trợ giúp của phần cứng. Để đạt được điều này, các chức năng cơ bản được thực thi trong AUTOSAR để tạo và thiết lập một kiến trúc phần mềm mở dành cho các đơn vị điều khiển động cơ ô tô. Bài viết này thảo luận tổng quan về AUTOSAR.

Giới thiệu về Autosar

AUTOSAR được phát triển bởi ô tô các công ty sản xuất trong năm 2003 như BMW, Continental AG, Daimler-Benz, Robert Bosch GmbH, Siemens VDO, vì đã thiết lập một kiến trúc tiêu chuẩn công nghiệp mở cho các thiết bị điện và điện tử trong ô tô. Cùng năm tháng 11, công ty ô tô nổi tiếng như Ford đã được tham gia với tư cách là Đối tác cốt lõi. Vào tháng 12, Toyota Motor Corporation & Groupe PSA đã được gia nhập. Vào tháng 2 năm 2008, sau khi Công ty Siemens VDO được thông qua Continental, thì công ty này không còn là Đối tác chính của AUTOSAR nữa.

Trong năm 2003, AUTOSAR đã phát hành bốn kiến trúc phần mềm chính cho ngành công nghiệp ô tô. Công việc AUTOSAR có thể được chia thành 3 giai đoạn. Trong giai đoạn 1 từ 2004 đến 06, sự phát triển cơ bản đã được thực hiện, trong giai đoạn 2 từ 2007 đến 09, sự phát triển cơ bản đã được mở rộng về kiến trúc cũng như phương pháp luận. Trong giai đoạn 3 từ 2010 đến 13, việc bảo vệ và cải tiến ưu tiên có thể được thực hiện. Công việc nền tảng thích ứng đã bắt đầu vào năm 2016 và các hành động phát triển chính cuối cùng đã được công bố trong một bản phát hành kết hợp của Classic, Adaptive & Foundation của AUTOSAR.

AUTOSAR là gì?

Thuật ngữ AUTOSAR là viết tắt của “Kiến trúc Hệ thống Mở Ô tô”. Nó được tiêu chuẩn hóa cũng như kiến trúc phần mềm ô tô mở. Kiến trúc này hỗ trợ các giao diện trong phần mềm ứng dụng và các chức năng cơ bản của xe. Và cũng giúp thiết lập kiến trúc phần mềm quen thuộc của hệ thống điều khiển động cơ cho tất cả các thành viên AUTOSAR.

AUTOSAR được sử dụng để cung cấp các lợi thế nội tại cho các cộng sự để xử lý các hệ thống điện và điện tử phức tạp hơn trong xe như tích hợp đơn giản, chuyển đổi các chức năng trong mạng điều khiển động cơ (ECU) phức tạp & để kiểm soát vòng đời của toàn bộ sản phẩm.

Kiến trúc phần mềm ô tô này được phát triển chung thông qua các nhà sản xuất ô tô, nhà phát triển công cụ và nhà cung cấp khác nhau. Nền tảng này sẽ nâng cao các chức năng của một chiếc xe trong ngành công nghiệp ô tô mà không làm phiền mẫu xe hiện có.

Bộ điều khiển động cơ của ô tô bao gồm các tính năng sau

Giao diện mạnh mẽ với phần cứng như bộ truyền động và cảm biến
Giao diện với hệ thống xe buýt trong xe
Bao gồm vi điều khiển 16/32 Bits
Bộ nhớ Flash bên trong hoặc bên ngoài
Hệ thống thời gian thực

Kiến trúc Autosar với Ví dụ

Kiến trúc lớp AUTOSAR chia nhỏ phần mềm thành năm lớp. Đầu tiên, chúng tôi quan sát mô hình lớp đặc tính dựa trên OSI giải thích sự sắp xếp thứ bậc của phần mềm AUTOSAR. Vì lý do này, nó chia thành ba phần như phần mềm cơ bản, môi trường thời gian chạy và lớp ứng dụng. Trong mỗi lớp, một số mô-đun phần mềm nhất định được trừu tượng hóa và các lớp này giao tiếp thông qua các giao diện.

Kiến trúc AUTOSAR

Các các lớp khác nhau của kiến trúc AUTOSAR chạy trên bộ vi điều khiển như lớp ứng dụng, RTE (môi trường thời gian chạy), lớp dịch vụ và BSW (phần mềm cơ bản), v.v. Mỗi lớp bao gồm các mô-đun và dịch vụ phần mềm được xác định trước để làm cho phần mềm ứng dụng tự chủ khỏi khối điều khiển động cơ.

Lớp ứng dụng

Lớp đầu tiên của kiến trúc AUTOSAR là lớp ứng dụng hỗ trợ triển khai các chức năng tùy chỉnh. Nó bao gồm các thành phần phần mềm cũng như một số ứng dụng để thực thi các tác vụ chính xác theo hướng dẫn.

Lớp này bao gồm ba thành phần như phần mềm ứng dụng, cổng của phần mềm và giao diện cổng. Đối với các thành phần này, kiến trúc đảm bảo các giao diện được chuẩn hóa bên trong lớp ứng dụng. Các thành phần phần mềm của lớp này sẽ hỗ trợ tạo ra các ứng dụng dễ dàng để hỗ trợ cho các chức năng của xe.

Sự tương tác giữa các thành phần này có thể được cho phép thông qua các cổng chính xác với Bus chức năng ảo. Các cổng này sẽ tạo điều kiện tương tác giữa BSW của AUTOSAR và các thành phần phần mềm.
Đây là tổng quan về kiến trúc của AUTOSAR và nó hỗ trợ nguồn cung cấp thời gian thực và các ràng buộc bảo mật. Tùy thuộc vào MCU, nền tảng tiêu chuẩn hỗ trợ các ứng dụng khác nhau như bảo mật và mạng bằng cách cho phép các bộ phận điều khiển động cơ của xe tiếp xúc với các cảm biến & thiết bị truyền động của xe.

RTE (Môi trường thời gian chạy)

RTE là lớp phần mềm trung gian cung cấp các dịch vụ giao tiếp cho các thành phần phần mềm của AUTOSAR & các ứng dụng bao gồm các bộ phận cảm biến hoặc bộ truyền động AUTOSAR. Mục đích chính của việc này là làm cho các thành phần phần mềm độc lập để ánh xạ tới một hệ thống điều khiển động cơ chính xác.

Các tính năng chính của RTE bao gồm những điều sau đây.

Nó dành riêng cho hệ thống & ứng dụng điều khiển động cơ.
Nó được tạo ra cho mọi đơn vị điều khiển động cơ.
Giao diện của nó hoàn toàn độc lập với bộ điều khiển động cơ.

Lớp dịch vụ

Đây là lớp phần mềm chính cung cấp các chức năng khác nhau như sau.

Hệ điều hành
Dịch vụ bộ nhớ
Giao tiếp mạng cho xe
Quản lý nhà nước về đơn vị điều khiển động cơ
Dịch vụ giải quyết vấn đề

Lớp này cung cấp các mô-đun và dịch vụ phần mềm cơ bản cho các ứng dụng khác nhau.

Các tính năng chính của lớp dịch vụ bao gồm những điều sau đây.

Cụ thể cho MCU ( bộ vi điều khiển ) và một phần tử của phần cứng ECU
Giao diện này độc lập đối với ECU cũng như MCU

BSW (Phần mềm cơ bản)

Lớp phần mềm cơ bản bao gồm ba lớp cụ thể là

Lớp trừu tượng ECU
Trình điều khiển phức tạp
MCAL (Lớp trừu tượng vi điều khiển)

Lớp trừu tượng ECU

Giao diện với lớp trừu tượng vi điều khiển và trình điều khiển thiết bị bên ngoài chủ yếu cung cấp quyền truy cập vào các thiết bị bên trong hoặc bên ngoài MCU.
Giao diện lập trình ứng dụng được sử dụng để giao tiếp với MCU.
Mục đích chính của lớp này là tạo ra một lớp phần mềm cao hơn độc lập cho việc bố trí phần cứng đơn vị điều khiển động cơ.

Các tính năng chính của lớp trừu tượng ECU bao gồm những điều sau đây.

Việc gắn có thể phụ thuộc vào phần cứng của ECU trong khi độc lập với MCU
Giao diện bậc cao có thể độc lập cho các đơn vị phần cứng MCU & ECU

Trình điều khiển phức tạp

Các lớp này được sử dụng cho các chức năng đa diện mà các lớp khác không có. Lớp này có thể truy cập trực tiếp vào MCU. Các ví dụ chính là điều khiển các giá trị điện, kiểm soát tiêm , phát hiện tăng vị trí, v.v.

Mục đích chính là thực hiện các chức năng cụ thể và thời gian cần thiết để vận hành cảm biến phức hợp cũng như thiết bị truyền động.

Các tính năng chính của trình điều khiển phức tạp bao gồm những điều sau đây.

Việc gắn kết cực kỳ phụ thuộc vào ECU, MCU, v.v.
Giao diện bậc cao có thể được gắn và chuẩn hóa dựa trên giao diện của AUTOSAR

MCAL (Lớp trừu tượng vi điều khiển)

Mô-đun phần mềm này được truy cập trực tiếp vào thiết bị ngoại vi và thiết bị ngoại vi MCU trên chip được ánh xạ với bộ nhớ. Mục đích chính là tạo một lớp phần mềm cao hơn độc lập cho MCU.

Các tính năng chính của MCAL bao gồm những điều sau đây.

Việc gắn kết phụ thuộc vào MCU
Giao diện bậc cao không phụ thuộc vào MCU.

Mục tiêu của AUTOSAR

Các mục tiêu chính của AUTOSAR bao gồm những điều sau đây.

Kích hoạt dự phòng
Các chức năng từ ECU này sang ECU khác có thể được thực hiện trong mạng
Khả năng bảo trì trong toàn bộ vòng đời sản phẩm
Kết hợp các mô-đun chức năng từ nhiều nhà cung cấp
Tăng cường sử dụng phần cứng COTS.
Cập nhật phần mềm theo vòng đời của ô tô.
Khả năng mở rộng cho các loại ô tô khác nhau
Thực hiện các chức năng thiết yếu như một giải pháp cốt lõi điển hình trong toàn ngành
Yêu cầu an toàn

Ưu điểm và nhược điểm của AUTOSAR

Những ưu điểm của AUTOSAR bao gồm những điều sau đây.

“2 bit gợn sóng mang adder ”

Có thể chia sẻ phần mềm giữa các công ty khác nhau
Khả năng tái sử dụng của thành phần phần mềm
Kiến trúc phần mềm cơ bản được phân lớp.
Tính nhất quán của các giao diện
Khả năng tương tác
Mã phần mềm có thể được sử dụng lại.
Thiết kế linh hoạt hơn
Chi phí và thời gian phát triển sẽ giảm
Hiệu quả có thể được tăng lên trong quá trình phát triển chức năng
Giao diện minh bạch & khác biệt sẽ cho phép các mô hình kinh doanh mới.

Những nhược điểm của AUTOSAR bao gồm những điều sau đây.

Phức tạp
Đầu tư ban đầu
Đường cong học tập

Các ứng dụng của AUTOSAR

Các ứng dụng của kiến trúc Autosar bao gồm những điều sau đây.

Thông tin giải trí
Các cảm biến như LIDAR và RADAR
Bảo trì dự đoán
Điện khí hóa
Chức năng ADAS với Máy ảnh
v2x
Cập nhật bản đồ
Ứng dụng ô tô

Câu hỏi thường gặp

1). AUTOSAR là gì?

Kiến trúc hệ thống mở ô tô là một loại kiến trúc phần mềm ô tô, được phát triển bởi các nhà cung cấp, nhà sản xuất ô tô khác nhau, v.v.

2). Mục đích của AUTOSAR là gì?

Điều này cho phép sử dụng thiết kế phần mềm dựa trên mô hình thành phần cho hệ thống xe cộ.

3). AUTOSAR có phải là một hệ điều hành không?

Không, nhưng nó có một đặc điểm kỹ thuật cho hệ điều hành.

4). Vai trò của RTE trong AUTOSAR là gì?

Nó được sử dụng để cung cấp các dịch vụ cơ sở hạ tầng cho phép giao tiếp xảy ra giữa các thành phần phần mềm truy cập vào các mô-đun phần mềm cơ bản như hệ điều hành & dịch vụ thông tin liên lạc.

5). Các lớp trong kiến trúc AUTOSAR là gì?

Có ba loại lớp như RTE, lớp dịch vụ và phần mềm cơ bản.

6). Ai đã phát triển kiến trúc AUTOSAR này?

Nó được phát triển bởi các nhà phát triển công cụ, nhà cung cấp ô tô và các nhà sản xuất của nó.

7). Làm thế nào để học AUTOSAR?

Đầu tiên, hãy học những kiến thức cơ bản từ những người có kinh nghiệm và bắt đầu thực hiện các dự án để phát triển ECU tùy thuộc vào kiến trúc của nó. Ngoài ra, hãy tạo một số mẫu trong Matlab và xem qua mã đã tạo.

Vì vậy, đây là tất cả về tổng quan về AUTOSAR . Đây là một kiến trúc phần mềm ô tô được tiêu chuẩn hóa, được phát triển bởi các nhà cung cấp, nhà sản xuất ô tô khác nhau. Mục tiêu chính của việc này là thiết lập một lớp giữa phần mềm ứng dụng và phần cứng ECU. Do đó, phần mềm này chủ yếu độc lập với bất kỳ bộ vi điều khiển ưa thích nào cũng như nhà sản xuất ô tô để có thể tái sử dụng cho một số hệ thống đơn vị điều khiển động cơ riêng lẻ. Đây là một câu hỏi dành cho bạn, hình thức đầy đủ của AUTOSAR là gì?