分布式汽车电气

1、分布式汽车电气-电子系统设计 和实现架构作者:日期:分布式汽车电气/电子系统设计和实现架构在过去的十几年里，汽车的电气和电子系统已经变得非 常的复杂。今天汽车电子/电气系统开发工程师广泛使用基于 模型的功能设计与仿真来迎接这一复杂性挑战。新兴标准定 义了与低层软件的标准化接口，最重要的是，它还为功能实 现工程师引入了一个全新的抽象级。这提高了软件组件的可重用性，但不幸的是，关于如何 将基于模型的功能设计的结果转换成高度环境中的可靠和 高效系统实现方面的指导却几乎没有。此外，论述设计流程物理端的文章也非常少。本文概述 了一种推荐的系统级设计方法学，包括、分布在多个ECU中的网络和任务调度、线束设

2、计和规格生成。为什么需要AUTOSAR?即使在同一家公司，架构设计”对不同的人也有不同的含义，这取决于他们站在哪个角度上。物理架构处理系统的 有形一面，如布线和连接器，逻辑架构定义无形系统的结构 和分配，如软件和通信协议。目前设计物理架构和逻辑架构 的语言是独立的，这导致相同一个词的意思可以完全不同，设计团队和流程也是独立的，这也导致了一个非常复杂的设 计流程（如图1所示）。Logical Design Lc9 1T Nelworft-jt FunctlOfial PerformancePhysical Design Physi cal Tcpo ogy Fusing 5 Qrourdirky

3、 Power dtalH but km Metrics topology 4 icadiM*i右胡的曹 Luteultor* S!itrn CrCfSt* Sysi+n 抽r* Cu.nplexif/Logical DesignPhysical Desi图1 ：物理和逻辑设计流程。这种复杂性导致了次优设计结果，整个系统的正确功能 是如此的难于实现，以致于几乎没有时间去寻求一种替代方 法，它可导致更坚固的、可扩展性更好的和更具成本效益的 解决方案。为了实现这样一种解决方案，设计师需要新的方 法，它可以将物理和逻辑设计流程紧密相连，并仍然允许不 同的设计团队做他们的工作。新兴的AUTOSAR标准为

4、系统级汽车电子/电气设计方 法学提供了一个 技术上和经济上都可行的选择，尽管它主要 针对软件层面，即逻辑系统的设计。不过，大量广泛的 AUTOSAR元模型及其丰富的接口定义允许系统级电子/电气架构师以标准的格式表达他的设计思想。从经济上看，AUTOSAR标准打开了一个巨大的、统一的市场，它使得可 以创建合适的设计工具。本文描述了基于 AUTOSAR的由点工具组成的系统级设 计方法。这导致整个流程在所有有意义的地方使用标准，但 又不局限于标准，或要求用户采用这些标准。AUTOSAR工作原理AUTOSAR标准是汽车制造商、供应商和工具供应商一 起发起的，旨在规范汽车电子控制单元（ECU）的开放式软

5、件架构。AUTOSAR标准指定了一个分层软件架构，它明确定义 了应用软件组件（SWC）之间的接口、用户可见汽车功能和基 础设施组件的实现。它对基础设施组件进行了严格的规定， 以允许不同供应商开发的组件能一起工作。用户可见的汽车功能通过互连的应用软件组件来实现。SWC是可以映射到ECU的最小单元。为了使SWC与特定的 硬件无关，定义了虚拟功能总线 （VFB）概念，此处SWC就使 用VFB与它们的环境进行通信。这一概念支持SWC重新定位到不同的 ECU，从而增强 了应用软件的可重用性。一个AUTOSAR系统基本上由以下三个 XML文件定义： SWC描述、ECU资源描述和系统配置描述。这些文件描述了

6、一个逻辑架构的所有方面：SWC、功能网络、拓扑和功能到ECU的映射。虽然这些文件的语法和语义由AUTOSAR标准定义，但它们的创建方法学则留给了工具供应商。用户案例分析下面两个代表性用户案例可以让你更深入地了解到总 体物理和逻辑设计任务的复杂性。在图2显示的设计流程中，你可看到逻辑设计过程是如 何驱动物理设计过程的。这一设计流程的第一步是汽车逻辑 功能的定义和实现。大多数OEM将一部汽车的电气系统分解成约100-200个功能。用户创建能表达各种汽车功能的单 元级SWC，或从像 Matlab/Simulink 这样的模型设计工具中 调用这类SWC。由于SWC的规范和开发在时间和地点上都是高度分散

7、 的，以及许多SWC从许多不同的来源进入设计流程，因此 应进行一致性检查，以尽早发现错误。即便只有接口描述， 也已经可以进行内部组件之间的接口一致性静态检查。在设 计流程的这一点上，增加端到端的时序要求是重要的，以支 持后面流程中要求时序信息的先进分析工具。log *3畑:前Logical DesignPhysical DesignFuZsui Cht啊negrai cn吕口 ms poMrYgd r=刈廉岬厂 harau cut* tfft tie沖* nr Corrrtoan -nr. oorriels* VBMMtol厂二二4图2:用户案例1逻辑设计驱动物理设计* ECU*- SwwrSEi ws 审 DulsesMmnhftwTF与此同时，可以创建一个有潜力的拓扑结构，它能勾画 出分布式汽车网络的逻辑拓扑结构，以及描述传感器、激励 器和ECU的连接。通常情况下，一个汽车项目开始于原有设 计的重利用，然后对它进行修改。在重利用现有的ECU时，非常详细的ECU信息可以来自企业数据库， 或需要定义新的 ECU，其技术特性在开发过程中的特定期间是变化的。在以上两种情况下，功能信息和拓扑信息都可以提供给 物理设计流程。物理设计过程的功能级也需要