ETAS AUTOSAR工具鏈的使用及集成

1 引言

在AUTOSAR方式設(shè)計車載ECU軟件的初期，很多項目團隊都采用“基礎(chǔ)軟件外協(xié)開發(fā)”的模式。即委托第三方軟件公司搭建一個AUTOSAR工程并給出各主要模塊的設(shè)計示例，再在此基礎(chǔ)上去做自己的項目。這樣的開發(fā)模式有助于快速適應(yīng)全新的設(shè)計方法，縮短項目周期，但也會帶來“過于依賴項目組外部資源，一旦出現(xiàn)錯誤難于解決”等問題。

本文針對上述痛點，講述了在ETAS工具鏈環(huán)境下進行工程創(chuàng)建和常用模塊集成的全過程，目的是讓讀者對AUTOSAR工程的產(chǎn)生過程有一個大致的了解，從整體上理清AUTOSAR方式設(shè)計車載嵌入式軟件的思路。

由于要“從無到有”地創(chuàng)建一個實用的AUTOSAR工程，該系列之前編寫的三篇文章將作為參考文獻在文中引用，感興趣的讀者可在“你好舊時光追憶”公眾號中查找閱讀。

（1）《從手寫代碼到AUTOSAR工具鏈 - RTE入門篇》，以下簡稱《RTE入門篇》。

（2）《從手寫代碼到AUTOSAR工具鏈 - EcuM應(yīng)用篇》，以下簡稱《EcuM應(yīng)用篇》。

（3）《從手寫代碼到AUTOSAR工具鏈 - BswM應(yīng)用篇》，以下簡稱《BswM應(yīng)用篇》。

2 工具鏈

本文所述設(shè)計集成過程除MCAL部分采用Infineon和EB聯(lián)合開發(fā)的“EB Tresos”工具外，其余模塊均采用ETAS工具鏈開發(fā)，如表2-1所列。

表2-1: AUTOSAR工具鏈匯總

序號	集成開發(fā)環(huán)境	子工具	功用
1	EB Tresos	EB Tresos	MCAL模塊設(shè)計
2	ISOLAR-AB	ISOLAR-A	系統(tǒng)級架構(gòu)設(shè)計
		RTA-RTE	接口設(shè)計
		RTA-BSW	BSW模塊設(shè)計
3	RTA-OS	RTA-OS	操作系統(tǒng)設(shè)計

3 工程創(chuàng)建和模塊集成

對于ETAS工具鏈使用者而言，AUTOSAR工程主要是在ISOLAR-AB中創(chuàng)建、設(shè)計和集成的。

下面以VCU項目為例講解AUTOSAR工程創(chuàng)建過程，其它車載ECU軟件可在此基礎(chǔ)上做相應(yīng)改動。

3.1 工程創(chuàng)建

AUTOSAR工程創(chuàng)建在ISOLAR-A中進行。

3.1.1文件夾創(chuàng)建

按照表3-1創(chuàng)建工程文件夾。

表3-1: 工程文件夾創(chuàng)建

序號	一級文件夾	二級文件夾	三級文件夾
1	hightec_vcu	-	-
2	isolar_ab_vcu	-	-
3	mcal_vcu	-	-
4	vcu	src	ASW、BSW、CDD、INFRA、IOHWAB、RTE、Target

3.1.2AUTOSAR工程創(chuàng)建

雙擊“ISOLAR-AB V 4.0”圖標，彈出圖3-1所示的界面，按照圖示步驟操作進入ISOLAR-AB工具的主界面。

圖3-1: ISOLAR-AB工作空間選擇

在主界面中點擊“File->New->AUTOSAR Project”新建工程，彈出圖3-2所示的界面，按照圖中步驟完成工程創(chuàng)建。

圖3-2: AUTOSAR工程創(chuàng)建界面

3.2 架構(gòu)設(shè)計

AUTOSAR開發(fā)方式中的架構(gòu)設(shè)計即軟件組件（SWC）的設(shè)計，包括創(chuàng)建軟件組件、端口接口設(shè)計、內(nèi)部行為設(shè)計等步驟，還需將SWC分別加入部件和ECU。具體操作方法詳見《RTE入門篇》。

3.3 配置系統(tǒng)

系統(tǒng)創(chuàng)建和配置按照下列步驟進行。

3.3.1部件創(chuàng)建

按照圖3-3和圖3-4所示創(chuàng)建部件。

圖3-3: 部件創(chuàng)建啟動

圖3-4: 部件創(chuàng)建配置

3.3.2系統(tǒng)創(chuàng)建

按照圖3-5和圖3-6所示創(chuàng)建系統(tǒng)。

圖3-5: 系統(tǒng)創(chuàng)建啟動

圖3-6: 系統(tǒng)創(chuàng)建配置

3.3.3系統(tǒng)配置

系統(tǒng)配置包括建立對部件的引用、抽取配置和映射創(chuàng)建3部分。

（1）建立系統(tǒng)對部件的引用

為上節(jié)創(chuàng)建的“System”生成1個子項“Root Software Compositions | Root Sw Composition Prototype”，并將其“SoftwareComposition”的引用配置為“TopLevelComposition”。

（2）系統(tǒng)抽取配置

配置上節(jié)創(chuàng)建“System”的類別。

（3）映射創(chuàng)建

為上節(jié)創(chuàng)建的“System”生成1個子項“Mappings | Mapping”，命名為“SwcToEcuMapping”，并配置“Ecu實例”。

3.4 通信配置

通信配置主要包括DBC導(dǎo)入、報文發(fā)送周期配置、抽取和生成RTA-BSW等操作，完成這些步驟后，與CAN通信有關(guān)的BSW模塊將自動生成。

圖3-7: 生成RTA-BSW

表3-2: RTA-BSW后自動生成的BSW模塊

序號	一級文件夾	二級文件夾	BSW模塊
1	Com Stack	Can Modules	Can
2			CanIf
3			CanSM
4		-	Com
5		-	PduR
6	Mode Mgm	-	ComM
7	Other Modules	-	ComStack
8		-	Ecuc
9		-	rba_ArxmlGen

3.5 模式管理配置

依次進行EcuM和BswM模塊的配置，具體參見《EcuM應(yīng)用篇》和《BswM應(yīng)用篇》。

3.6 操作系統(tǒng)配置

操作系統(tǒng)配置分為2部分，ISOLAR-AB中的OS模塊配置和RTA-OS中的配置。

3.6.1 OS模塊配置

創(chuàng)建Os模塊并完成基礎(chǔ)配置。

（1）Os創(chuàng)建

創(chuàng)建Os模塊，再依圖3-8刪除多余項。

圖3-8: Os多余項刪除

（2）應(yīng)用模式配置

按照圖3-9的步驟進行。

圖3-9: Os應(yīng)用模式配置

（3）計數(shù)器配置

為Os應(yīng)用配置計數(shù)器信息，圖3-10為其配置方法。

圖3-10: Os計數(shù)器配置

（4）任務(wù)配置

根據(jù)項目需要配置OS任務(wù)，圖3-11為配置方法，表3-3為任務(wù)配置示例。

圖3-11: Os任務(wù)配置

表3-3: Os任務(wù)參數(shù)配置示例

序號	配置項	配置值	說明
1	ShortName	XXX	任務(wù)名
2	OsTaskActivation	1	定義該任務(wù)最大數(shù)量的隊列激活請求，1表示在任何時刻任務(wù)僅允許單次激活
3	OsTaskPriority	39	任務(wù)優(yōu)先級，數(shù)值越大優(yōu)先級越高（對于TC275單片機）
4	OsTaskSchedule	FULL	定義任務(wù)的優(yōu)先處理性
5	OsTaskStackAllocation	-	任務(wù)手動堆棧分配，以字節(jié)為單位
6	OsTaskWaitStack	-	激活等待事件時的任務(wù)堆棧使用
7	OsTaskBudget	-	執(zhí)行預(yù)算，以“浮點數(shù)+時基名+單位”表達
8	OsTaskCanCallSchedule	-	任務(wù)調(diào)用或可能調(diào)用“Schedule()”時配置為TRUE
9	OsTraceFilter	-	描述任務(wù)是否被RTA-TRACE跟蹤
10	OsTaskAccessingApplication	-	訪問該對象的應(yīng)用的引用
11	OsTaskEventRef	-	此引用定義了擴展任務(wù)可能會響應(yīng)的事件列表
12	OsTaskResourceRef	-	此引用定義了該任務(wù)訪問的資源列表
13	OsRegSetRef	-	該任務(wù)用到的寄存器集的引用

3.6.2 RTA-OS配置

在生成RTE成功后進行。

（1）工程創(chuàng)建

點擊“File->New Project”新建工程，按照圖3-12所示配置工程屬性。

圖3-12: OS工程屬性配置

（2）文件加載

按照圖3-13所示將“...srcRTEgen”路徑下的osNeeds.arxml文件加載進來。

圖3-13: OS工程文件加載

（3）工程保存

將工程創(chuàng)建時自動生成的ARXML文件命名為“RTAOS.arxml”，并將其保存至“...srcTargetTC275RTAOSconfig”路徑下。

（4）通用參數(shù)配置

OS通用參數(shù)配置按照圖3-14進行。

圖3-14: OS通用配置

（5）應(yīng)用模式配置

按照圖3-15將OS應(yīng)用模式配置為OSDEFAULTAPPMODE。

圖3-15: OS應(yīng)用模式配置

（6）中斷配置

按照圖3-16配置項目中需要的二類中斷。

圖3-16: OS中斷配置

3.6.3 RTA-OS生成

按照下列步驟生成OS代碼。

（1）文件夾創(chuàng)建

在“...srcTargetTC275”路徑下創(chuàng)建表3-4所示的文件夾。

表3-4: RTAOS文件夾創(chuàng)建

序號	一級文件夾	二級文件夾	三級文件夾	四級文件夾	五級文件夾
1	RTAOS	config
2		generated	inc
3			lib
4			report
5		integration	inc
6			src
7	MCAL	modules	general	inc
8				tricore	compiler
9					inc

（2）生成配置

按照圖3-17、圖3-18和圖3-19的方法依次進行RTA-OS生成配置。

圖3-17: RTA-OS生成選項配置

圖3-18: RTA-OS生成輸出位置配置

圖3-19: RTA-OS生成包含路徑配置

（3）生成操作

按照圖3-20所示生成OS的代碼。

圖3-20: OS代碼生成

3.7 RTE配置

創(chuàng)建Rte模塊并完成基礎(chǔ)配置。

3.7.1 Rte創(chuàng)建

創(chuàng)建Rte模塊，再依圖3-21刪除多余項。

圖3-21: Rte多余項刪除

3.7.2 Rte配置

依次進行Rte模塊的配置。

（1）Rte生成配置

配置Rte生成參數(shù)，圖3-22為其配置方法。

圖3-22: Rte生成配置

（2）Bsw模塊實例配置

在生成RTE成功后進行。

Bsw模塊實例大部分由工具自動配置，前提是其存在Runnable。為后續(xù)編譯不出錯，在EcucValueCollection中無運行函數(shù)的模塊需要手動配置。

圖3-23: Bsw模塊實例配置

3.8 定點數(shù)位域配置

創(chuàng)建Bfx模塊并完成配置。

3.8.1 Bfx創(chuàng)建

在ISOLAR-B中創(chuàng)建Bfx模塊。

3.8.2 Bfx配置

依次進行Bfx模塊的通用配置和內(nèi)存定位配置。

圖3-24: Bfx通用配置

圖3-25: Bfx內(nèi)存定位配置

3.9 Ecuc數(shù)值集配置

創(chuàng)建Ecuc Value Collection并完成配置。

3.9.1 EcucValueCollection創(chuàng)建

在ISOLAR-B中創(chuàng)建Ecuc Value Collection。

3.9.2 EcucValueCollection配置

依次進行EcucValueCollection的配置。

（1）模塊關(guān)聯(lián)

按照圖3-26和圖3-27所示進行模塊關(guān)聯(lián)。

圖3-26: EcucValueCollection配置啟動

圖3-27: EcucValueCollection配置啟動

（2）任務(wù)分配

依照圖3-28將各模塊的函數(shù)拖到對應(yīng)的OS任務(wù)中。

圖3-28: EcucValueCollection任務(wù)分配

3.10 AUTOSAR平臺類型配置

創(chuàng)建AUTOSAR_PlatformTypes并完成配置。

3.10.1 AR Package創(chuàng)建

按照圖3-29創(chuàng)建名為AUTOSAR_PlatformTypes的AR Package，再按照與之類似的方式為AUTOSAR_PlatformTypes創(chuàng)建1個子AR Package，名稱為ImplementationDataTypes。

圖3-29: AUTOSAR_PlatformTypes AR Package創(chuàng)建

3.10.2 數(shù)據(jù)類型添加

以uint8為例，按照圖3-30、圖3-31、圖3-32的步驟添加數(shù)據(jù)類型。

圖3-30: 數(shù)據(jù)類型添加啟動

圖3-31: 數(shù)據(jù)類型添加配置

圖3-32: 數(shù)據(jù)類型參數(shù)配置

按照上述步驟依次添加下列數(shù)據(jù)類型：boolean、float32、float64、sint16、sint32、sint64、sint8、uint16、uint32、uint64。

3.11 故障追蹤器配置

創(chuàng)建Det模塊并完成配置。

3.11.1 Det創(chuàng)建

在ISOLAR-B中創(chuàng)建Det模塊。

3.11.2 Det配置

依照圖3-33進行Det模塊的通用配置。

圖3-33: Det通用配置

3.12 RTE生成

在執(zhí)行RTE生成前，須進行抽取、生成RTA-BSW、生成BSW等操作。

RTE生成按照圖3-34和圖3-35的步驟進行。

“Additional Commands”處輸入（該過程不再生成SWC的內(nèi)存映射文件）：--strict-unconnected-rport-check=off -err=xml -nts --os-define-osenv=RTAOS40 --exclusive-area-optimization=disable --os-output-param=all。

圖3-34: RTE代碼生成啟動

圖3-35: RTE代碼生成配置

3.13 MCAL集成

下面介紹MCAL的集成步驟。

3.13.1 靜態(tài)代碼集成

MCAL靜態(tài)代碼的工程路徑為“...srcTargetTC275MCALmodules”，頭文件和源文件分別存放在“inc”和“src”文件夾下。

MCAL靜態(tài)代碼從EB Tresos的安裝路徑下拷貝。

3.13.2 配置文件集成

配置文件包括MCAL工程文件和單片機各外設(shè)模塊參數(shù)組成的“.xdm”文件，其路徑為“...srcTargetTC275MCALconfig”。

配置文件在添加MCAL模塊時由工具自動生成。

3.14 ECAL集成

這里的ECAL主要包括實現(xiàn)模擬量輸入和數(shù)字量輸入輸出信號的抽象，工程路徑為“...srcIOHWAB”。

3.15 內(nèi)存映射集成

內(nèi)存映射程序文件采用“xxx_MemMap.h”的命名規(guī)范，主要解決將變量、常量和代碼放到指定存儲空間的問題。

3.15.1 軟件組件內(nèi)存映射文件

各SWC模塊的內(nèi)存映射文件生成方法如圖3-36所示，通常每個新建軟件組件僅生成1次即可，之后可刪除該命令段。

圖3-36: 軟件組件內(nèi)存映射程序文件生成方法

3.15.2 BSW模塊內(nèi)存映射文件

各BSW模塊的內(nèi)存映射文件生成方法如圖3-37所示（部分有對應(yīng)SWC的BSW模塊按照圖3-36的方法操作），這部分文件通常只生成1次，且生成路徑不要在程序工程的路徑或子路徑下，否則容易帶來編譯錯誤。

圖3-37: BSW模塊內(nèi)存映射程序文件生成方法

3.15.3 內(nèi)存映射程序文件路徑

內(nèi)存映射文件統(tǒng)一存儲在“...srcINFRAmemmap”路徑下（其余路徑下的內(nèi)存映射文件須剪切至此），且須在工具生成文件的基礎(chǔ)上做相應(yīng)改動。

3.16 復(fù)雜驅(qū)動集成

復(fù)雜驅(qū)動包含板級芯片驅(qū)動程序和對復(fù)雜傳感器和執(zhí)行器進行操作的軟件模塊，相關(guān)的程序文件均為手寫代碼，工程路徑為“...srcCDD”。

3.17應(yīng)用層軟件集成

按照下面的步驟進行應(yīng)用層軟件集成。

3.17.1 應(yīng)用層文件拷貝

按照表3-5將應(yīng)用層程序文件拷貝或更新至工程的指定目錄。

表3-5: 應(yīng)用層程序文件處理

序號	類別	文件（夾）名	文件拷貝位置
1	A2L	XXX.a2l（一個或多個）	... oolsA2LGenToolASAPAdr_Filesa2l
2	Arxml	XXX.arxml（一個或多個）	...srcASWVcuApp_SWCarxml
3	文件夾	lib（庫文件）	...srcASWVcuApp_SWC
4	C	XXX.c（一個或多個）	...srcASWVcuApp_SWCsrc
5	H	XXX.h（一個或多個）	...srcASWVcuApp_SWCsrc

3.17.2 ARXML文件導(dǎo)入

如果是首次操作，須按照圖3-38所示進行，再執(zhí)行刷新操作；后續(xù)更新只需要在完成文件拷貝后直接刷新工程即可。

圖3-38: 應(yīng)用層ARXML導(dǎo)入

3.17.3 SWC添加

將應(yīng)用層的SWC分別添加到部件和ECU中，抽取。

3.17.4 相關(guān)模塊設(shè)計

在程序中調(diào)用應(yīng)用層軟件的初始化和執(zhí)行函數(shù)。

3.18 其它模塊設(shè)計與集成

以上完成了VCU軟件的工程創(chuàng)建和必備模塊集成的基本工作，表3-6列出了車載ECU軟件的一些其它的常用模塊，這些將在后續(xù)的軟文中逐一探討。

表3-6: 車載ECU軟件常用模塊

序號	模塊名稱	功用
1	BOOTLOADER	實現(xiàn)ECU程序的更新
2	XCP	用于參數(shù)標定
3	UDS	用于故障診斷
4	NvM	用于參數(shù)存儲
5	核間通信	適用于多核微處理器的主控芯片

4 補充說明

下面對上一章的操作過程進行幾點說明。

（1）本文的內(nèi)容傾向于“工程實踐”，僅講述了“怎么做”而非“為什么這么做”，其中的概念和原理請參考AUTOSAR規(guī)范的相關(guān)章節(jié)。

（2）前文對軟件集成的步驟以模塊為單位逐一說明，但在實際操作過程中可能出現(xiàn)“前個模塊配置須依賴于后續(xù)模塊設(shè)計到某個步驟”的情況，故在軟件設(shè)計過程中不必拘泥于文中的次序。

（3）在進行“從無到有創(chuàng)建AUTOSAR工程”的過程中得到了團隊內(nèi)外很多同行的指點和幫助，從尊重大家工作成果和遵守公司保密性要求的角度考慮，部分重要的技術(shù)細節(jié)不宜公開發(fā)表（工具鏈開發(fā)涉及到的內(nèi)容很多，我在此領(lǐng)域工作3年已經(jīng)編寫了數(shù)千頁的工作文檔，確實也很難通過一篇文章講清楚整個過程），如果讀者在開發(fā)過程中遇到問題，歡迎私下里探討。

審核編輯：湯梓紅