AUTOSAR概述

AUTOSAR概述

#AUTOSAR#全称为AUTomotive Open System ARchitecture（汽车开放系统架构）。AUTOSAR是由汽车主机厂、零部件供应商、半导体厂商、软件服务商、工具提供商以及其他相关的厂商联合成立的一个组织。AUTOSAR官网解释了其建立初衷和愿景：Considering the different automotive E/E architectures in the current and future markets, the partnership established a de-facto open industry standard for an automotive software architecture. It will serve as a basic infrastructure for the management of functions within both future applications and standard software modules.

AUTOSAR的建立初衷是为了解决当前汽车电子电气架构复杂多样性，统一汽车电子电气架构标准。因为软件在汽车中的作用越来越重要，与此同时汽车的功能越来越复杂。汽车渐渐地不再只是一个运输载人工具，而是集生活娱乐、舒适与安全并行、高科技涌现的智能设备。传统的电子电气开发流程存在如下的缺陷：1.软件重用性极差；2.硬件平台各式各样，难以统一、重用；3.软件模块化极其有限；4.嵌入式系统不支持硬件抽象。

因为传统电子电气开发模式的缺陷，新项目很难重用以前的项目，几乎每一个新项目都是从头开始（从硬件开始重新设计、软件重新编写底层驱动程序和应用程序）。这种模式的开发时间需要至少2~3年时间。而汽车更新换代越来越频繁，几乎每年需要更新换代。AUTOSAR因此成立。

目前汽车中的软件代码量早已超过了1千万行，ECU的数量也超过了1百个。

AUTOSAR发展历史

AUTOSAR官网将AUTOSAR的发展分成了5大阶段：AUTOSAR成立：Initialization（2002-2003），第一阶段：Phase 1（2003-2006），第二阶段：Phase 2（2007-2009）,第三阶段：Phase 3(2010-2012), 2013年开始不断更新完善：AUTOSAR continuous further development(since 2013)，2017年新的AUTOSAR自适应平台成立：AUTOSAR Adaptive Platform（since 2017）。

· Initialization（2002-2003）~ AUTOSAR成立

2002年8月召开AUTOSAR项目启动会，主要确定了AUTOSAR的成员，AUTOSAR的初版目标计划。当时参加的公司成员有宝马，博世，大陆集团，戴姆勒克莱斯勒和大众汽车公司。不久之后，西门子VDO也加入了合作伙伴的行列。西门子VDO后面被大陆集团收购。

2003年7月，目前AUTOSAR Classic Platform（经典平台）的草稿版发布，也确立了AUTOSAR的核心会员Core Partner。

从AUTOSAR成立的过程中可以看出，AUTOSAR最开始只是德国汽车主机厂、德国汽车零部件供应商之间的联盟。

· Phase 1（2003-2006）~ AUTOSAR第一阶段

2003年11月、12月Ford福特汽车、PSA标致雪铁龙，Toyota丰田先后以核心会员身份加入AUTOSAR。2005年6月GM通用汽车以核心会员身份加入AUTOSAR。2005年6月发布了AUTOSAR Classic Platform 1.0。2005年8月标准化AUTOSAR工具链。2006年先后发布了AUTOSAR Classic Platform 2.0，2.1。截止2006年，AUTOSAR第一阶段开发结束，总共有113个成员（3个Premium Partner， 48个Development Partner， 52个Associate Partner， 10个Attendees）。

从AUTOSAR第一阶段发展过程中可以看出，AUTOSAR几乎涵盖了当时世界上所有主流主机厂商和汽车零部件供应商，也不再只是德国汽车行业之间的联盟了。

· Phase 2（2007-2009）~ AUTOSAR第二阶段

AUTOSAR第二阶段先后发布了AUTOSAR Classic Platform 3.0,3.1,4.0。期间，因为西门子VDO被Continental 收购，因此西门子VDO不再是AUTOSAR的核心会员。2008年10月，第一届底特律AUTOSAR Open Conference（AUTOSAR开放论坛）召开。截止2009年止，AUTOSAR成员超过了166个。

· Phase 3（2010-2012）~ AUTOSAR第三阶段

2010年到2012年，先后举办了第二届东京AUTOSAR Open Conference，第三届法兰克福AUTOSAR Open Conference，第四节巴黎AUTOSAR Open Confluence，第五届北京AUTOSAR Open Confluence。期间，AUTOSAR发布了Classic Platform 3.2，结束了第三阶段。截止2012年，AUTOSAR成员超过了170个。

· 2013年开始不断更新完善

2013年到2016年期间，先后发布了AUTOSAR Classic Platform 4.1.0，4.2.1,4.2.2,4.3.0。2014年6月AUTOSAR发布了Acceptance Test 1.0.0，用于AUTOSAR架构的认证。从此AUTOSAR更加完善。截止到2016年，AUTOSAR成员超过了191个。

· 2017年新的AUTOSAR自适应平台成立

2017年开始，AUTOSAR开始开发AUTOSAR Adaptive Platform。此平台将主要用于域控制器，不再是单一的嵌入式软件平台。目前Adaptive platform主要用在智能驾驶，ADAS等系统中。此平台将会和目前手机、计算机十分相似。

目前AUTOSAR的组织架构如下图所示。

AUTOSAR软件架构概述

我们经常讨论的AUTOSAR主要是指Classic platform（经典平台）。AUTOSAR的最最基本的理念就是分层：将软件根据功能分为不同层级，并将各个功能模块化、标准化。AUTOSAR规范主要包含了软件架构、方法论、应用接口三部分。其中，软件架构是实现软硬件分离的关键，它使汽车嵌入式系统控制软件开发者摆脱了以往ECU软件开发与验证时对硬件系统的依赖。

在AUTOSAR软件架构中，汽车嵌入式系统软件自上而下分别为应用软件层（Application Software Layer，ASW）、运行时环境（Runtime Environment，RTE）、基础软件层（Basic Software Layer，BSW）和微控制器（Microcontroller）。为保证上层与下层的无关性，在通常情况下，每一层只能使用下一层所提供的接口，并向上一层提供相应的接口。

1.应用软件层

应用软件层（Application Software Layer，ASW）由若干个软件组件（Software Component，SWC）组成，软件组件间通过端口（Port）进行交互（软件组件之间的交互必须经过RTE层）。每个软件组件可以包含一个或者多个运行实体（Runnable Entity，RE），运行实体可以简单的理解为软件中具体的逻辑控制、算法等函数。应用软件层也必须通过RTE调用基础软件层的服务。

2.运行时环境

运行时环境（Runtime Environment，RTE）作为应用软件层与基础软件层交互的桥梁。RTE主要的作用就是实现软件组件间、基础软件间以及软件组件与基础软件之间的通信。RTE层是AUTOSAR标准化的关键。因为RTE封装了基础软件层的通信和服务，为应用层软件组件提供了标准化的基础软件和通信接口，使得应用层可以通过RTE接口函数调用基础软件的服务。此外，RTE抽象了ECU之间的通信，即RTE通过使用标准化的接口将其统一为软件组件之间的通信。这样解决了应用软件层和基础软件层之间的耦合性。比如，当底层硬件改动（如MCU更改），应用软件层也不再需要改动。

3.基础软件层

基础软件层（Basic Software Layer，BSW）又可分为四层，即服务层（Services Layer）、ECU抽象层（ECU Abstraction Layer）、微控制器抽象层（Microcontroller Abstraction Layer，MCAL）和复杂驱动（Complex Drivers）。

基础软件层的作用可见一斑，为应用软件层提供基础软件服务：包括硬件驱动，通信协议（CAN、LIN），诊断服务（如UDS），系统服务（如任务调度，资源分配等）等。目前AUTOSAR规范定义最为详细的部分就是基础软件层。而且判断某个软件架构是否遵守AUTOSAR规范的主要依据就在于基础软件层。

其中微控制器抽象层软件（Microcontroller Abstraction Layer，MCAL）通常由芯片厂商提供，服务层软件通常由第三方软件服务商提供（如Vector, EB等）, ECU抽象层（ECU Abstraction Layer）和复杂驱动（Complex Drivers）通常由Tier1（零部件供应商）或者OEM（汽车主机厂）提供。

限于篇幅，AUTOSAR软件架构的详细介绍将会在下一篇文章介绍。

AUTOSAR的优缺点

AUTOSAR规范的出现，是汽车嵌入式软件标准化进程中巨大一步，让汽车嵌入式软件标准化成为了可能。AUTOSAR的优点很明显：

1 提高软件复用度，尤其是跨平台的复用度；

2 AUTOSAR分层架构的高度抽象使得汽车嵌入式系统软硬件耦合度大大降低；

3 便于软件的升级维护；

4 标准化软件接口和模块，减少设计错误；

5 减少了手动代码量，提供软件质量；

6 统一标准，方便各个公司合作交流。

这些优势在越来越复杂的汽车嵌入式系统软件开发过程中，保证软件质量的同时，也降低开发的风险。

而AUTOSAR联盟成立至今，一直提倡的是"在标准上合作，在实现上竞争"的原则。其核心思想总结一下就是"统一标准、分散实现、集中配置"。"统一标准"在于提供开放、通用的平台；"分散实现"在于高度层次化、模块化（不同的软件模块可以由不同的公司开发完成）；"集中配置"在于用统一的格式集中管理从而配置生成一个完整的系统。因此AUTOSAR并不是真正意义上的开源项目。AUTOSAR的缺点也比较明显：

1 AUTOSAR规范更新升级慢

因为制定AUTOSAR规范时候并不会开发测试，制定出来的规范往往不会那么完美（总会有一些bug），而修复需要等到下一个AUTOSAR版本。

2 AUTOSAR规范理解不太一致

目前各个厂商对AUTOSAR规范的理解并不是那么一致，集成各个厂商所开发的软件模块需要大量的精力和时间。各个厂商提供的工具也并不真正相互兼容。

3 AUTOSAR的软件价格高昂

完整的AUTOSAR开发环境至少是一般的开发环境价格的几倍甚至十几倍。购买第三方软件供应商的软件的价格也是十分高昂。

4 AUTOSAR软件的重用性面临挑战

在真实的项目中，基于某个AUTOSAR项目重新配置所需要的时间和精力也是巨大的，并不是理想中那么完美。

汽车行业面临着自动驾驶，新能源（电动驾乘），物联网和信息安全等新领域、新技术的挑战。汽车软件硬件标准化的需求越来越来迫切。虽然目前AUTOSAR的优点有目共睹，但AUTOSAR肩负的使命还有很长一段时间去完成。