1、分布式汽車電氣-電子系統設計 和實現架構作者:日期:分布式汽車電氣/電子系統設計和實現架構在過去的十幾年里，汽車的電氣和電子系統已經變得非 常的復雜。今天汽車電子/電氣系統開發工程師廣泛使用基于 模型的功能設計與仿真來迎接這一復雜性挑戰。新興標準定 義了與低層軟件的標準化接口，最重要的是，它還為功能實 現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，關于如何 將基于模型的功能設計的結果轉換成高度環境中的可靠和 高效系統實現方面的指導卻幾乎沒有。此外，論述設計流程物理端的文章也非常少。本文概述 了一種推薦的系統級設計方法學，包括、分布在多個ECU中的網絡和任務調度、線束設

2、計和規格生成。為什么需要AUTOSAR?即使在同一家公司，架構設計”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。物理架構處理系統的 有形一面，如布線和連接器，邏輯架構定義無形系統的結構 和分配，如軟件和通信協議。目前設計物理架構和邏輯架構 的語言是獨立的，這導致相同一個詞的意思可以完全不同，設計團隊和流程也是獨立的，這也導致了一個非常復雜的設 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 ：物理和邏輯設計流程。這種復雜性導致了次優設計結果，整個系統的正確功能 是如此的難于實現，以致于幾乎沒有時間去尋求一種替代方 法，它可導致更堅固的、可擴展性更好的和更具成本效益的 解決方案。為了實現這樣一種解決方案，設計師需要新的方 法，它可以將物理和邏輯設計流程緊密相連，并仍然允許不 同的設計團隊做他們的工作

4、。新興的AUTOSAR標準為系統級汽車電子/電氣設計方 法學提供了一個 技術上和經濟上都可行的選擇，盡管它主要 針對軟件層面，即邏輯系統的設計。不過，大量廣泛的 AUTOSAR元模型及其豐富的接口定義允許系統級電子/電氣架構師以標準的格式表達他的設計思想。從經濟上看，AUTOSAR標準打開了一個巨大的、統一的市場，它使得可 以創建合適的設計工具。本文描述了基于 AUTOSAR的由點工具組成的系統級設 計方法。這導致整個流程在所有有意義的地方使用標準，但 又不局限于標準，或要求用戶采用這些標準。AUTOSAR工作原理AUTOSAR標準是汽車制造商、供應商和工具供應商一 起發起的，旨在規范汽車電子

5、控制單元（ECU）的開放式軟件架構。AUTOSAR標準指定了一個分層軟件架構，它明確定義 了應用軟件組件（SWC）之間的接口、用戶可見汽車功能和基 礎設施組件的實現。它對基礎設施組件進行了嚴格的規定， 以允許不同供應商開發的組件能一起工作。用戶可見的汽車功能通過互連的應用軟件組件來實現。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，定義了虛擬功能總線 （VFB）概念，此處SWC就使 用VFB與它們的環境進行通信。這一概念支持SWC重新定位到不同的 ECU，從而增強 了應用軟件的可重用性。一個AUTOSAR系統基本上由以下三個 XML文件定義： SWC描述、ECU資源描述和

6、系統配置描述。這些文件描述了一個邏輯架構的所有方面：SWC、功能網絡、拓撲和功能到ECU的映射。雖然這些文件的語法和語義由AUTOSAR標準定義，但它們的創建方法學則留給了工具供應商。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 體物理和邏輯設計任務的復雜性。在圖2顯示的設計流程中，你可看到邏輯設計過程是如 何驅動物理設計過程的。這一設計流程的第一步是汽車邏輯 功能的定義和實現。大多數OEM將一部汽車的電氣系統分解成約100-200個功能。用戶創建能表達各種汽車功能的單 元級SWC，或從像 Matlab/Simulink 這樣的模型設計工具中 調用這類SWC。由于SWC的規范和開

7、發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計流程，因此 應進行一致性檢查，以盡早發現錯誤。即便只有接口描述， 也已經可以進行內部組件之間的接口一致性靜態檢查。在設 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邏輯設計驅動物理設計* ECU*- SwwrSEi <ws 審 DulsesMmnhftwTF與此同時，可以創建一個有潛力的拓撲結構，它能勾畫 出分布式汽車網絡的邏輯拓撲結構，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 計的重利用，然后對它進行修改。在重利用現有的ECU時，非常詳細的ECU信息可以來自企業數據庫， 或需要定義新的 ECU，其技術特性在開發過程中的特定期間是變化的。在以上兩種情況下，功能信息和拓撲信息都可以提供給 物理設計流程。物理設計過程的功能級也需