Autosar学习

应用软件层AppL

应用软件层最重要的就是SWC, 而SWC之间的通信需要接口，每个SWC由runnable组成，所以应用软件层的组成主要分为三个部分：

• 应用软件组件(SWC)
• AutoSAR的接口(Ports)和连接器(Connector)
• 可运行实体(Runnable)
  

例子：汽车顶灯控制
汽车的顶灯一般有三种模式：常闭，常开，随着车的开关而开关的模式。实现汽车顶灯的控制需要传感器，处理单元和执行器。假设左右两个车门，左右两个车灯，一个开关传感器。该车顶的的控制需要7个SWC实现。但是这些SWC并非由一个ECU完成。

SWC之间的通信是通过虚拟功能总线(VFB)实现，该总线是片内外通信的结合体：

• 在片内通过RTE通信。每个SWC可以理解为一个.c文件，C文件之间的通信通过全局变量进行。
• 在片外通过片外的总线进行通信。常用的就是CAN总线。

在实际的汽车中，上述的7个SWC将被分配到两个ECU中。车灯开关，调光控制器和左右顶灯由车身顶部的ECU控制；左右车门和车门开关逻辑单元由专用的车门ECU芯片控制。两个ECU即连个控制器，分别位于车身前部的车门控制器和车身顶部的顶灯控制器。ECU内部通信通过RTE进行管理，跨ECU通信通过外部CAN总线进行。

SWC的类型

SWC的类型总共有三种：原子级SWC(Atomic SWC)，集合级SWC(Composition SWC)，特殊的SWC。
原子级SWC(Atomic SWC): 最小单元，不可再拆分，每个原子级SWC对应一个.c文件。比其更小的单元是runnable，即.c文件中的函数。每个SWC的功能基本上都是用来实现特定的算法。

集合级SWC(Composition SWC)：该级别的SWC将很多功能相近或者需要整合到一处的Atomic SWC整合起来，方便SWC归类。

集合级SWC类似于一个文件夹，用于存放相近功能的Atomic SWC.

特殊SWC：在实际的工程中，不止应用层需要设计SWC, 在基础软件层中，IO硬件抽象成层和复杂驱动(CDD)都需要手动添加代码。他们被看做一种特殊的SWC进行操作。

接口(Ports)的类型

Ports存在于SWC之间作为通信的通道。或者SWC通过RTE和BSW做接口通信使用。Ports共有五种类型，如下图所示：

S/R接口：用于传输数据。该数据传输过程通过RTE进行管理，避免数据出错。如同时调用同一数据可能出错。在数据传输时，一个接口可以包含多个数据，类似于通过结构体的传输。可以传输的数据类型包括基础的如int, float等，以及复杂数据类型如record, array等。

C/S接口：该接口的作用是提供操作，即Server提供函数供Client调用。调用的过程分为同步，异步两种。同步代表直接调用，相当于函数直接插入上下文运行；异步需要灯带，相当于函数在另一个线程中运行，不影响原线程运行。C/S接口的可以提供多个操作(函数)，可在ECU内部或者跨ECU调用。

可运行实体(Runnable)

Runnable即SWC中的函数，在AutoSAR架构被DaVinci软件生成时，Runnable是空函数，需要手动添加代码实现相应功能。Runnable可以被触发，例如定时器触发，操作调用触发，以及接受数据触发等。

实时运行环境(RTE)

RTE是AutoSAR架构中介于应用层和基础软件层之间，是AutoSAR虚拟功能总线VFB的接口的实现。其目的是为应用软件的SWC之间的通信提供基础设施服务，并促进包括OS在内的基础软件组建的访问。

RTE在Vector的工具链中是自动生成的，它的作用包括：

• 提供ECU内部或者跨ECU的通信管理，通过VFB, RTE就是VFB的具体实现。
• 提供对Runnable的管理功能，包括触发，唤醒等。即RTE可以把Runnable配置到OS对应的Task中去，生成的Task代码通过RTE的时间触发runnables的运行。注意这里RTE抽象了OS，防止SWC直接访问OS和BSW。

下图是车顶的控制系统中SWC与RTE以及BSW的组件之间的关系。

RTE对Runnables的运行支撑

RTE作为运行环境的主要功能有：

• 通过RTE给runnables提供触发时间
• 通过RTE给runnables提供所需的资源
• 将BSW和SWC做隔绝：即runnables的运行条件由RTE提供，不能由OS直接提供。

Runnables的触发条件
Runnables在设计时，需要考虑触发条件，负责无法运行。触发条件即一些特定的事件。AutoSAR中主要规定了以下触发事件：

• 初始化事件：初始化自动触发
• 定时器事件：给定一个周期性定时器，计时完成自动触发
• 接受数据事件(S/R): Receiver Ports接受数据即可触发
• 接受数据错误事件
• 数据发送完成事件：Send Ports发送完成即可触发
• 操作调用事件(C/S)：
• 模式切换事件
• 模式切换应答事件
• 异步服务返回事件：C/S可在异步下运行，即在异步调用Server函数时，被调用函数作为一个线程与当前程序并行运行，运行结束后返回时，将会触发异步服务返回事件。

RTE对Ports的支持

RTE可以作为SWCs和BSW之间的交流途径：

• 作为VFB的具体实现
• 作为S/R接口的通信实现
• 作为C/S接口的通信实现
• ECU内部通信/跨ECU通过COM口通信
• 实现AR-COM的回调功能，具体实现是在SWC中完成的，RTE负责完成这个回调机制
  其他特征：
• RTE提供了一种实现数据一致性的机制，即避免多个SWC同时操作一个数据出现问题。
• RTE支持简单和复杂的数据类型
• 对SWC的类型进行实例化

R/S接口的实现
在配置好DaVinci后，RTE会自动生成一些调用，在runnable上方，可以直接复制。下面是一个例子：

/**********************************************************************************************************************
 *
 * Runnable Entity Name: RAB_Core0_100us
 *
 *---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
 *
 * Executed if at least one of the following trigger conditions occurred:
 *   - triggered on TimingEvent every 100us
 *
 **********************************************************************************************************************
 *
 * Input Interfaces:
 * =================
 *   Explicit S/R API:
 *   -----------------
 *   Std_ReturnType Rte_Read_AppPI_Can_ReceiverCore0_DEP_Can_Receiver(Idt_Can_Receiver *data)
 *
 * Output Interfaces:
 * ==================
 *   Explicit S/R API:
 *   -----------------
 *   Std_ReturnType Rte_Write_AppPI_Can_SenderCore0_DEP_Can_Sender(Idt_Can_Sender data, Rte_TransformerError *transformerError)
 *
 * Service Calls:
 * ==============
 *   Service Invocation:
 *   -------------------
 *   Std_ReturnType Rte_Call_ComM_UserRequest_GetCurrentComMode(ComM_ModeType *ComMode)
 *     Synchronous Service Invocation. Timeout: None
 *     Returned Application Errors: RTE_E_ComM_UserRequest_E_NOT_OK
 *   Std_ReturnType Rte_Call_ComM_UserRequest_GetMaxComMode(ComM_ModeType *ComMode)
 *     Synchronous Service Invocation. Timeout: None
 *     Returned Application Errors: RTE_E_ComM_UserRequest_E_NOT_OK
 *   Std_ReturnType Rte_Call_ComM_UserRequest_GetRequestedComMode(ComM_ModeType *ComMode)
 *     Synchronous Service Invocation. Timeout: None
 *     Returned Application Errors: RTE_E_ComM_UserRequest_E_NOT_OK
 *   Std_ReturnType Rte_Call_ComM_UserRequest_RequestComMode(ComM_ModeType ComMode)
 *     Synchronous Service Invocation. Timeout: None
 *     Returned Application Errors: RTE_E_ComM_UserRequest_E_MODE_LIMITATION, RTE_E_ComM_UserRequest_E_NOT_OK
 *
 *********************************************************************************************************************/
/**********************************************************************************************************************
 * DO NOT CHANGE THIS COMMENT!           << Start of documentation area >>                  DO NOT CHANGE THIS COMMENT!
 * Symbol: RAB_Core0_100us_doc
 *********************************************************************************************************************/

​
​ /**********************************************************************************************************************
​ * DO NOT CHANGE THIS COMMENT! << End of documentation area >> DO NOT CHANGE THIS COMMENT!
​ /
​
FUNC(void, SWCCore0Basic_Type_CODE) RAB_Core0_100us(void) /* PRQA S 0850 / / MD_MSR_19.8 */
{
/*
* DO NOT CHANGE THIS COMMENT! << Start of runnable implementation >> DO NOT CHANGE THIS COMMENT!
* Symbol: RAB_Core0_100us
*********************************************************************************************************************/

​
​ /**********************************************************************************************************************
​ * DO NOT CHANGE THIS COMMENT! << End of runnable implementation >> DO NOT CHANGE THIS COMMENT!
​ *********************************************************************************************************************/
​ }

直接调用： 相当于有一个全局变量，runnable可以直接读写这个变量。

其写法采用一下语法：(指的是全局变量的名字，data指的是局部变量。这些函数都是在runnable中使用的)

Std_ReturnType Rte_Read_<port>_<data> (<DataType> *data)
Std_ReturnType Rte_Write_<port>_<data> (<DataType> data)

缓存调用： 该调用方式相当于先将全局变量复制到一个runnable的局部变量中，然后对局部变量进行操作，最后把这个局部变量赋值到全局变量中。

使用方法：

<DataType> Rte_IRead_<r>_<port>_<data> (void)
void Rte_IWrite_<r>_<port>_<data> (<DataType> data)

队列调用：

RTE数据一致性的实现

RTE对Interface的支持

基础软件层(BSW)