图解AUTOSAR（四）——基础软件层（BSW）

AUTOSAR软件体系结构包含了完全独立于硬件的应用层（Application Layer）和与硬件相关的基础软件层（Basic Software,BSW），并在两者中间设立了一个运行时环境（Run Time Environment），从而使两者分离，形成了一个分层体系架构。一方面，OEM可以专注于开发特定的、有竞争力的应用层软件（位于RTE之上），另一方面，它使OEM所不关心的基础软件层（位于RTE之下）得到标准化。基础软件层（BSW）的结构如下图所示。

如上图所示，基础软件层主要包括四部分：微控制器抽象层（MCAL），ECU抽象层，服务层以及复杂驱动。其中微控制器抽象层包含了跟硬件相关的驱动程序，可以用来访问内存、通信和I/O等；ECU抽象层负责提供统一的访问接口实现对通信、内存或者I/O的访问，从而无须考虑这些资源由微处理器提供还是由外部设备提供；服务层提供各种类型的后台服务，例如网络服务、内存管理和总线通信服务等，操作系统就位于这一层。

AUTOSAR基础软件层主要用于提供基础软件服务，包括标准化的系统功能以及功能接口，并且由一系列的基础服务软件组件构成，包括系统服务、内存服务、通信服务等，如下图所示。

基础软件层的组件及其功能对应如下：

（1）系统：提供标准化的规定（针对操作系统、定时器以及错误存储器）、ECU特定的服务（ECU状态管理、看门狗管理）和库函数；

（2）内存：对内部和外部的内存（非易失性存储器）的访问入口进行标准化；

（3）通信：对汽车网络系统、ECU通信系统以及ECU内部软件的访问入口进行标准化；

（4）输入/输出：对传感器、执行器以及ECU外设的访问入口进行标准化；

同时，基础软件层模块按照类型可以分为驱动模块、接口模块、处理模块以及管理器。

1、驱动模块

驱动模块包含了控制和使用内部或者外部器件的功能，分为内部驱动和外部驱动。

（1）内部驱动

内部器件位于微控制器（单片机）的内部，不如内部EEPROM、内部CAN控制器、内部ADC模块等。

内部驱动程序就是针对单片机内部器件资源的驱动程序，这部分驱动程序属于微控制器抽象层（MCAL）。

（2）外部驱动

外部器件是指单片机外部的ECU硬件，比如外部EEPROM、外部看门狗、外部Flash等。外部驱动程序就是针对单片机外部硬件资源的驱动程序，属于ECU抽象层。外部驱动程序需要通过微控制器抽象层（MCAL）驱动程序来实现对外部器件的驱动。这种方法下AUTOSAR也支持嵌入在系统基础芯片（SBCs）中的组件，像收发器以及看门狗等。例如，使用SPI通信接口的外部EEPROM驱动程序是通过SPI总线处理程序来驱动外部EEPROM的。但是有一种例外，对于和内存映射相关的外部器件（如外部Flash存储器），其驱动程序是可以直接对微控制器进行存取访问的，所以这部分驱动程序属于微控制器抽象层（MCAL）。

2、接口模块

接口模块包含了对其次级模块进行抽象的功能，比如对一个特定功能的硬件进行抽象。它提供一个通用的接口函数（API）来访问一种特定的器件类型，且与该类型器件的数目无关，同时也与器件的具体硬件实现无关。

接口模块不会改变数据的内容。一般来说，接口属于ECU抽象层。例如，CAN通信系统的接口模块提供一个通用的接口函数来访问CAN通信网络，并且与ECU上CAN控制器的数目以及硬件实现无关。

3、处理模块

处理模块是一个专用的接口，它控制一个或多个客户端对一个或多个驱动程序进行并行、多重以及异步地访问。也就是说，它起着缓冲、队列、仲裁以及多路复用的功能。同时，处理程序也不会改变数据本身的内容。处理模块通常会并入驱动程序或是接口模块中（如SPIHandlerDriver、ADC Driver等）。

4、管理器

管理器为多重的客户端提供特定的服务。当单纯的处理程序不能满足对多重的客户端进行抽象时，就需要用到管理器来进行处理。除了处理功能外，管理器还可以对数据内容进行评估、改变或是适应数据内容。

一般而言，管理器属于服务层。例如，非易失性随机存储器（NVRAM）的管理器负责对内部或是外部存储设备进行并行的访问，如Flash、EEPROM存储器等。同时，它也可以完成分布式并且可靠的数据存储、数据校验以及默认值的规定等。