文章介绍了AUTOSAR体系架构,对AUTOSAR COM规范基于信号的通信机制及其特有的传输模式切换系统进行了分析,旨在实现一种符合AUTOSAR COM规范的通信系统。
AUTOSAR即汽车开放系统构架(Automotive Open System Architecture),是汽车制造商、部件供应商及其他相关行业共同合作,为汽车电子提出的开放式标准和架构,以便应用于不同的汽车和平台,提高软件复用性,降低开发成本。当前的汽车电子软件开发大多采用私有的解决方案,很少能在不同制造商之间进行交换,随着功能的发展,对软件标准化的需求越来越迫切。AUTOSAR使得不同的开发者能够“在标准上合作,在实现上竞争”。
AUTOSAR采用分层的体系架构,如图1所示,从上至下依次为应用层、RTE层、服务层、ECU抽象层和微控制器抽象层,还有一个复杂驱动模块。一般情况下,每一层只能使用下一层的接口,并向上一层提供接口。
图1 AUTOSAR体系架构
AUTOSAR COM是AUTOSAR标准的一部分,它是从OSEK COM标准的基础上发展而来的。AUTOSAR COM提供了一种标准化的访问汽车通讯系统和ECU(Electronic Control Unit)通讯的方式,提出了一个在不同速率的总线网络之间进行数据交换的方法。它为汽车控制单元应用软件提供了一个统一的通信环境,为内部和外部通信定义了公共的软件通信接口和行为,增强了应用软件模块的可移植性。
AUTOSAR COM提供了基本的通信服务,它有明确的上层模块RTE(Runtime Environment)和下层模块PDU Router。
在发送过程中,应用层调用COM层提供的信号或信号组发送函数,根据配置,信号或信号组的数据经过字节顺序转换后被更新到I-PDU(Interaction Layer Protocol Data Unit)中相应的位置中。AUTOSAR COM规范中同一I-PDU可以设置两种发送模式,对其中各信号的传输模式条件进行计算,I-PDU选择其中一种发送模式进行发送。然后启动发送死限监控,调用PduR_ComTransmit()函数将I-PDU发送到底层。
在接收过程中,当底层接收到I-PDU时,底层将调用COM层提供的指示函数Com_RxIndication(),取消并重启接收死限监控,将I-PDU的数据从底层拷贝到COM中。调用信号或信号组的接收函数后,该I-PDU中的信号或信号组将经过字节顺序转换、符号扩展和接收过滤后,数据被拷贝到应用层。
通信系统主要实现信号或信号组的收发功能,以下主要介绍信号发送的实现。首先简要介绍一下AUTOSAR COM中特有的传输模式切换。
AUTOSAR COM规范定义了4种信号传输模式:
在AUTOSAR COM规范中允许为每个I-PDU静态配置两种不同的传输模式。
在AUTOSAR COM规范中通过传输模式切换,来选择I-PDU中的其中一种传输模式进行传输。
下面通过一个用例简要说明传输模式的切换。
用例中进行周期传输和直接/N次传输之间的切换(N=3)。
根据I-PDU的传输配置,当TMS(transmission mode selector)判断为真时,设置传输模式为周期传输,反之为直接/N次传输。上层给定值V=a(此时TMS判断为真),进行周期传输;当值V更新为b时(此时TMS判断为假),进行直接/N次传输模式,传输三次。由图3可知,随着V值的更新该I-PDU的传输模式在这两种传输模式之间切换。
信号发送流程如图4所示。
信号接收流程如图5所示。
[1]韩志学,张兴周,田金超.一种高可靠与实时性CAN总线通讯网络的设计[J].计算机测量与
控制,2006,14(8):1079-1081.
[2]AUTOSAR Development Partnership. AUTOSAR–Challenges and Achievements2005[C].
Electronic Systems for Vehicles 2005,VDI Congress, Baden-Baden,2005,395-408.
[3]AUTOSAR Administration. Layered Software ArchitectureV2.2.2[EB/OL].
http://www.autosar.org,2008-08-15.
[4]AUTOSAR Administration. Specification of CommunicationV3.0.3[EB/OL].
http://www.autosar.org,2008-08-15.
[5]OSEK group. OSEK/VDX CommunicationV3.0.3[EB/OL].
http://www.osek-vdx.org,2004-07-20.
文章根据基于AUTOSAR架构的通信系统的研究整理而来。