基于CANoe和Visual Studio實(shí)現(xiàn)Classic和Adaptive AUTOSAR應(yīng)用層調(diào)試

伴隨“軟件化”和“敏捷化”的推進(jìn)，從基于域（Domain）架構(gòu)到基于區(qū)域（Zonal）架構(gòu)的發(fā)展，亦或OEM成立軟件中心參與軟件開發(fā)與集成，均面臨復(fù)雜控制器軟件的整合。傳統(tǒng)開發(fā)大多采用Lauterbach或iSYSTEM等與CANoe結(jié)合實(shí)現(xiàn)在真實(shí)控制器上的調(diào)試工作；如今域控器、區(qū)域控制器和車載“電腦”中軟件將由多方獨(dú)立并行開發(fā)集成，故在開發(fā)階段大部分時(shí)間內(nèi)將面臨：無硬件或因耦合軟件由第三方開發(fā)而無法實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)調(diào)試或測(cè)試工作。在面對(duì)復(fù)雜控制器軟件系統(tǒng)時(shí)，CANoe可在虛擬環(huán)境實(shí)現(xiàn)軟件系統(tǒng)的調(diào)試和測(cè)試工作，Visual Studio（簡(jiǎn)稱VS）或許是虛擬環(huán)境下進(jìn)行Classic AUTOSAR和Adaptive AUTOSAR中C/C++軟件系統(tǒng)調(diào)試與編譯的“利器”。

圖1：分布式軟件調(diào)試與測(cè)試工具鏈

在軟件系統(tǒng)開發(fā)過程中，因軟件系統(tǒng)虛擬運(yùn)行環(huán)境部署困難，內(nèi)部變量調(diào)試成了測(cè)試、修正語法錯(cuò)誤和邏輯錯(cuò)誤阻礙了開發(fā)測(cè)試效率。過往大多汽車工程師將CANoe僅當(dāng)做總線工具或HiL平臺(tái)，隨著Vector的CANoe4SW被整合進(jìn)CANoe后，CANoe/CANoe4SW可實(shí)現(xiàn)C、C++和Python軟件系統(tǒng)的測(cè)試，同時(shí)結(jié)合針對(duì)AUTOSAR軟件虛擬化工具vVIRTUALtarget配合Visual Studio，從開發(fā)早期可介入車載軟件系統(tǒng)運(yùn)行的調(diào)試，并使得后期持續(xù)有質(zhì)量的“虛擬”黑盒交樣成為了可能。本文就CANoe耦合VS在單機(jī)環(huán)境下實(shí)現(xiàn)AUTOSAR應(yīng)用層調(diào)試做簡(jiǎn)要說明，相關(guān)工具見下表1。

調(diào)試Classic AUTOSAR SWCs中的C代碼

得益于vVIRTUALtarget對(duì)于Classic AUTOSAR的BSW Emulation功能，開發(fā)人員可在單個(gè)SWC開發(fā)完成之后對(duì)其進(jìn)行調(diào)試，隨著開發(fā)的進(jìn)度進(jìn)行，更多的SWCs可以被整合虛擬化并統(tǒng)一驗(yàn)證。在創(chuàng)建Classic SWCs虛擬化軟件系統(tǒng)的過程中，與之相匹配的Visual Studio工程也會(huì)被同步生成，用作在CANoe中調(diào)試軟件系統(tǒng)的工程項(xiàng)目。

圖2 | vVIRTUALtarget支持Classic AUTOSAR的BSW Emulation

在調(diào)試之前只需要在CANoe中加載Classic SWCs虛擬軟件系統(tǒng)并在Visual Studio中把調(diào)試器加載到特定的進(jìn)程，在CANoe中啟動(dòng)measurement即可開始調(diào)試軟件系統(tǒng)。

圖3 | 在Visual Studio中把調(diào)試器加載到被測(cè)系統(tǒng)進(jìn)程中

CANoe與Visual Studio配合調(diào)試可以快速訪問ECU中的內(nèi)部參數(shù)，利用Visual Studio豐富的調(diào)試功能大大縮短了調(diào)試時(shí)間。特別是對(duì)于復(fù)雜的 ECU 或分布式功能，通過調(diào)試功能訪問 ECU 中的內(nèi)部信息為軟件系統(tǒng)或 ECU 堆棧開辟了新的、全面的開發(fā)及測(cè)試選項(xiàng)。特別是 AUTOSAR ECU，由于其結(jié)構(gòu)化布局由基本軟件 (BSW)、運(yùn)行時(shí)環(huán)境 (RTE) 和軟件組件 (SWC) 組成，不需要通過接口，直接可以訪問用于測(cè)量和模擬測(cè)試的參數(shù)變量。

圖4| 使用Visual Studio調(diào)試Classic AUTOSAR SWCs

在CANoe中工程師除了可以對(duì)SWC的接口進(jìn)行激勵(lì)和監(jiān)控，也可以通過在Classic SWCs虛擬軟件系統(tǒng)中添加自定義變量，更靈活地虛擬軟件中添加變量用來控制一些本來不具有交互能力的臨時(shí)變量以及函數(shù)。自定義變量只需要以固定格式“VARIABLE_UINT32("CustomNamespace", MyVariable, 0)”描述在頭文件“Vtt_CustomVars_Cfg.h”中，vVIRTUALtarget即可自動(dòng)識(shí)別并把相應(yīng)的系統(tǒng)變量創(chuàng)建在接口描述文件中，從而實(shí)現(xiàn)在CANoe中對(duì)中間變量的持續(xù)觀測(cè)。

調(diào)試Adaptive AUTOSAR APPs中的C++代碼

圖5 | 利用Visual Studio配合CANoe/CANoe4SW對(duì)軟件系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試

伴隨Vector發(fā)布的CANoe4SW和CANoe的整合，開發(fā)人員可以根據(jù)C、C++和Python工程的環(huán)境配置編譯運(yùn)行在不同的系統(tǒng)平臺(tái)和硬件環(huán)境，無論將Adaptive AUTOSAR APPs部署在Windows或Linux 虛擬環(huán)境中，CANoe/CANoe4SW都可以根據(jù)預(yù)先定義好的接口結(jié)構(gòu)以及類型自動(dòng)生成與之相匹配的SiL Adapter作為Adaptive APPs的一部分進(jìn)行編譯，編譯后的可執(zhí)行程序即使運(yùn)行在遠(yuǎn)程的PC主機(jī)上，只要一根網(wǎng)線即可與CANoe/CANoe4SW互通，使CANoe/CANoe4SW能對(duì)于預(yù)先定義的接口進(jìn)行觀測(cè)及激勵(lì)等調(diào)試行為。

圖6 | 在Adaptive AUTOSAR APPs中添加斷點(diǎn)并設(shè)置為自動(dòng)繼續(xù)模式

在調(diào)試Adaptive AUTOSAR APPs的過程中，開發(fā)人員更多會(huì)關(guān)注于某些內(nèi)部變量和臨時(shí)變量的實(shí)時(shí)變化的調(diào)試和分析，從CANoe/CANoe4SW 15 SP3提供了免費(fèi)的支持Visual Studio Code和Visual Studio的插件：Distributed Software Debugging Plug-Ins，通過該插件，開發(fā)人員可以在Visual Studio工程中的Adaptive AUTOSAR APPs中C++源代碼的任意函數(shù)中加入斷點(diǎn)，而這個(gè)斷點(diǎn)中所有的變量就可以同步被顯示在CANoe/CANoe4SW的Trace窗口中。

圖7 | CANoe中同步顯示C++源代碼斷點(diǎn)函數(shù)中的變量

Distributed Software Debugging Plug-ins在Visual Studio中提供了豐富的配置項(xiàng)以更好地配合CANoe/CANoe4SW聯(lián)調(diào)使用。通過配置，在不操作CANoe/CANoe4SW的情況下，一旦在Visual Studio中開啟了調(diào)試，CANoe/CANoe4SW中的measurement會(huì)自動(dòng)開啟，立即進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)及監(jiān)控，即使是初始化值也不會(huì)錯(cuò)漏。除此之外，Visual Studio中源代碼的局部變量的類型也可以在CANoe/CANoe4SW中設(shè)置成各種類型的顯示方式，以便在監(jiān)控變量的時(shí)候更加直觀便捷。插件位于CANoe/CANoe4SW安裝路徑下的Installer Additional ComponentsDistributedDebugging文件夾中，雙擊插件即可自動(dòng)安裝，更多細(xì)節(jié)說明和配置詳見CANoe/CANoe4SW的Help手冊(cè)中Distributed Software Debugging章節(jié)。