盖世汽车 03-28
AUTOSAR技术官钱贾敏:R24-11 介绍
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2025 年 3 月 19 日,在第六届软件定义汽车论坛暨 AUTOSAR 中国日上,AUTOSAR 技术官钱贾敏谈到,AUTOSAR Automotive API 是一套专为未来汽车软件领域设计的标准化软件接口,它独立于具体的汽车制造商和车型,广泛应用于车辆与外部应用之间的数据交互,以及 AUTOSAR 与非 AUTOSAR 软件之间的数据通信。为了进一步提升数据交互的效率和灵活性,AUTOSAR 引入了 Automotive API Gateway SWC(软件组件),该组件采用 VISS 协议,实现了与车辆外部的顺畅通信。

随着汽车电子架构向集中式高性能 HPC 和区域化 ZCU 的演进,传统的数据采集方法面临着诸多挑战。例如,静态配置缺乏灵活性,采样与传输强耦合导致效率低下,数据丢失难以检测,以及数据占用带宽过高等问题。为了解决这些挑战,Vehicle Data Protocol 应运而生。它通过协议标准化和动态配置的方式,极大地提高了数据采集与传输的灵活性。同时,通过 Feature 来查找需求,使得需求管理更加用户友好,为汽车电子系统的开发和维护带来了全新的解决方案。

钱贾敏 | AUTOSAR 技术官

以下为演讲内容整理:

AUTOSAR R24 - 11 标准新特性概览

在汽车软件行业的发展进程中,AUTOSAR 始终扮演着关键角色,其每一次标准的更新都对行业产生着深远影响。2024 年 11 月发布的 AUTOSAR R24 - 11 标准,带来了一系列重要的新特性,涵盖了 CP、Foundation 和 AP 等多个关键领域,旨在推动汽车软件的标准化、智能化和互联化发展。

从整体架构来看,CP 作为较为稳定的平台,在 R24 - 11 标准中,其更新主要集中在新增了 I2C 驱动。随着汽车电子系统的不断发展,越来越多的 I2C 接口芯片被应用于汽车中,为满足这一需求,AUTOSAR 在 CP 加入了 I2C 驱动,这一举措使得汽车电子设备能够更高效地与 I2C 接口的传感器和执行器进行通信,如温度传感器、加速度传感器、气压传感器以及 EEPROM 等。同时,在充电接口和相关确定性方面,R24 - 11 标准对前两年的规范进行了补充,进一步完善了 CP 平台在这些方面的功能。

图源:AUTOSAR

Foundation 部分作为 CP 和 AP 共有的基础,此次新增了 Vehicle Data Protocol(车辆数据协议)和 Feature Graph(特性地图)。Vehicle Data Protocol 的出现,是为了应对汽车电子架构向集中式高性能计算(HPC)和区域化 ZCU 演进过程中,车内数据通信面临的挑战。传统车内数据通信存在静态配置不灵活、与总线类型强耦合、数据丢失不可检测以及占用带宽高等问题,而 Vehicle Data Protocol 通过协议标准化和动态配置,提出了相应的解决方案,如采用动态 VDP Slot ID + 结构化描述解决静态配置不灵活的问题,通过独立模式(如 Cyclic 采样 + On - Request 传输)解决采样与传输强耦合的问题,利用序列计数器(SQ_CT) + 异步错误码检测数据丢失,以及使用 DDLE 编码 + 相对时间戳压缩降低数据占用带宽。 

Feature Graph 则是 AUTOSAR 在文档化方面的重要改进。以往,AUTOSAR 的功能特性分散在平铺式的文档中,功能特性之间的层级关系难以梳理,查找和理解特定功能较为困难。在 R24 - 11 标准中,Feature Graph 将这些功能特性整理成类似思维导图的层级结构,通过 Tag 号码标记 Feature,使得用户能够更清晰地了解 AUTOSAR 系统所包含的功能特性,以及各功能特性在系统中的层级位置,极大地提高了需求管理的便利性和效率。

AP 在 R24 - 11 标准中变化显著,其中 Automotive API 是重中之重。Automotive API 是一套与具体汽车制造商和车型无关的标准化软件接口,主要服务于未来汽车软件领域,适用于车辆与外部应用的数据交互,以及 AUTOSAR 与 Non - AUTOSAR 软件之间的数据交互。在当今智能网联和电气化的大趋势下,汽车与外部世界的数据交互至关重要。为实现这一目标,AUTOSAR 与 COVESA 组织深入合作,推出了汽车与外部世界互联的数据规范和格式,采用 VSS(车辆信号规范)和 VISS(车辆内部服务规范)协议。在 R24 - 11 标准中,AUTOSAR 引入了 Automotive API Gateway 软件组件(ara::aag),作为内部数据网关。其作用是将车内不同格式的数据转换为符合 VSS 和 VISS 标准的数据格式,以便在云端、其他车队或政府监管等场景下,基于标准数据格式和目录开发应用程序。

AP 平台关键更新详解

在 AUTOSAR R24 - 11 标准中,AP 平台的更新涵盖多个重要方面,包括 Automotive API 的深入应用、Machine Configuration 的优化以及平台稳定性的提升。

Automotive API Gateway 在 AP 平台中扮演着核心角色,其在实际应用中具有重要意义。以演示系统为例,运行在 AP 上的 SOA 程序控制 PiCar 运动模拟产生整车数据,这些数据通过 Automotive API Gateway(ara::aag),借助 ara::com 将 AUTOSAR 服务接口的内容转换成 VSS 标准数据,并提供给外部。PC 作为 VSS 客户端模拟访问 VSS 数据,整个过程严格遵守 VISS 规范。这一演示系统展示了 Automotive API Gateway 在实现车辆与外部数据交互中的具体运作流程,以及其在确保数据标准化和兼容性方面的重要作用。

在 Machine Configuration 方面,AP 平台从基于 M2 的 Target Configuration 模型过渡到基于 M1 的目标配置模型。在 AUTOSAR 的 CP 方法学中,M2 模型被称为原模型,用于定义参数的格式、在 XML 中的标签以及标签之间的包含和重组关系。若没有 M2 模型,各 AP machine 供应商开发的软件配置方法和工具将难以兼容,给应用者带来诸多不便。AP 平台参考 CP 的设计方案,在 CP 的每个 BSW(基础软件)组件配置时,都设计了 M2 模型,使配置参数符合统一格式和标签定义。在 AP 的 Machine Configuration 中采用类似的做法,基于 M1 模型进行配置,这不仅使模型结构更简单,还能够为特定配置参数定义默认值,并且可以定义特定的多重性(不仅限于 0..1 和 0..*),从而提高了 AP 平台在配置方面的灵活性和一致性,方便了不同供应商之间的协作和应用开发。

AP 平台的稳定性一直是行业关注的重点。经过多年的迭代升级,从 2016 年发布第一版到 2024 年,AP 平台逐渐走向成熟稳定。在这一过程中,采取了一系列措施来提升稳定性。首先是线程安全性方面,AP 主要运行在 POSIX 系统上,线程调度中不同线程访问同一数据时可能产生冲突。为解决这一问题,在 API 以及回调函数内部加强了对不同线程之间数据访问的保护,确保线程之间不会产生冲突,从而避免因数据竞争导致的异常情况。其次,加入了异常处理机制。在 C++ 开发中,异常处理至关重要,若程序出现 bug 且没有相应的异常处理,系统可能会崩溃。AP 平台将异常处理纳入相关规范,要求开发者在开发过程中针对可能出现的异常进行处理,保证系统功能的正常运行,防止非预期的系统退出和崩溃。此外,还实现了错误代码语义的回滚,当出现错误时,系统能够回到初始状态,确保系统的可靠性。同时,对已知问题进行修复并横向扩展到所有功能集群,通过多年收集的 AP 反馈,对每个功能类上出现的问题进行修复,并将修复措施应用到其他功能类,从而全面提升 AP 平台的稳定性。经过这些努力,R24 - 11 标准中的大多数 AP 规范已达到量产级别的稳定状态,为 AP 平台在正式量产车上的广泛应用奠定了坚实基础。

其他重要更新及 AUTOSAR R24 - 11 的意义

除了 AP 平台的关键更新,AUTOSAR R24 - 11 标准在 DDS 协议方面也进行了改进。在 Foundation 部分,考虑了 DDS API、类型和 QoS 交互作为协议的一部分,提升了 DDS 分别面向服务和数据通信的互操作性。在 AP 方面,实现了 E2E(端到端)在 ara::com 和 DDS 上的扩展;在 CP 方面,对 R23 - 11 DDS 实施和验证进行了需求和规范的质量改进。这些改进进一步优化了 DDS 协议在汽车领域的应用,提高了数据传输的可靠性和效率。

I2C 驱动的加入也是 R24 - 11 标准的一个重要更新。I2C 作为 2 线串行数据传输总线,在汽车传感器和执行器领域应用广泛。AUTOSAR 在 R24 - 11 标准中发布了相关的 I2C 驱动文档,包括 AUTOSAR_CP_RS_I2CDriver.pdf 和 AUTOSAR_CP_SWS_I2CDriver.pdf,为汽车电子系统中 I2C 接口设备的驱动开发提供了标准规范,有助于提高 I2C 设备在汽车中的应用效率和兼容性。

AUTOSAR R24 - 11 标准的发布具有重要意义。它是 AUTOSAR 众多合作伙伴共同努力的成果,通过整合各方经验和资源,形成了一套完整的标准化软件平台,涵盖 AP 和 CP。这一标准的发布为未来汽车的电气 / 电子(E/E)系统架构定义了通用标准,有助于推动整个汽车行业的发展。它能够帮助企业在汽车软件开发过程中,更快地实现功能开发和集成,降低开发成本和风险,提高产品质量和市场竞争力。同时,标准化的软件平台也有利于促进不同企业之间的合作与交流,加速汽车智能化、互联化的进程,为未来智能出行奠定坚实的基础。 

AUTOSAR R24 - 11 标准的更新内容丰富且具有前瞻性,从各个方面提升了汽车软件平台的性能、功能和标准化程度,将对汽车行业的发展产生深远的积极影响。

(以上内容来自 AUTOSAR 技术官钱贾敏于 2025 年 3 月 18-19 日在第六届软件定义汽车论坛暨 AUTOSAR 中国日发表的《R24-11 介绍》主题演讲。)

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