汽车电子学习笔记—AutoSAR之基础软件层（BSW）
汽車電子學習筆記—AutoSAR之基礎軟件層（BSW）
- 1、概述
如之前autosar概述筆記中說明，BSW按照層級結構可以分為服務層、ECU抽象層、硬件抽象層（MCAL）和復雜驅動層（CDD）。
- 硬件抽象層（MCAL）
主要包含了相關的Driver，通過該層次可以訪問MCU的資源，比如訪問整個芯片的CAN,LIN等控制器，配置MCU的Port腳，配置MCU的時鐘等。主要包含下面的內容： MCU,PORT,DIO,ADC,SPI,CAN,LIN,FLEXRAY,PWM,ICU,OCU等
- ECU抽象層
底層驅動的抽象，同時它也是外設的驅動，它提供了可以訪問外設和底層MCU的接口，該層次主要包含了下面的內容：CanIf,Can Transceiver Driver, MemIf, Fee, Ea, External Flash/EEPROM Driver, WdgIf等
- 服務層
包含操作系統的功能、車輛網絡通信管理服務、存儲器服務(NVRAM管理)、診斷服務(包括UDS通信、錯誤存儲和故障處理)、ECU狀態管理，模式管理、邏輯和時間程序流監控(Wdg管理器)、密碼服務(密碼服務管理)、調度管理（Schedule Manager）
- 復雜驅動
跨越于微控制器硬件層和RTE之間，其主要任務是整合具有特殊目的且不能用MCAL進行配置的非標準功能模塊，將該部分功能嵌入到AUTOSAR基礎軟件層中，從而實現處理復雜傳感器以及執行器的特定功能和時間要求。復雜驅動程序跟單片機和ECU硬件緊密相關。其上層程序接口是根據AUTOSAR指定并且實施的；其下層程序接口受標準接口程序的限制。復雜驅動可以使用特定的中斷或是復雜的微控制器外設（如PCP/TPU）來直接訪問微控制器，從而實現對復雜傳感器的評估和執行器的控制，比如噴油控制，電磁閥控制，增量位置檢測等
- 2、詳細描述
- I/O功能
功能包括了DIO（數字輸入輸出）、ADC和PWM等
- 1）I/O Signal Interface： 對輸入數據的初步處理，比如輸入去抖等
- 2）Driver for ext. ADC ASIC： 外置ADC的驅動，比如當有外部ADC采樣芯片的時候，通過SPI通信，將數據傳入主芯片
- 3）Driver for ext. I/O ASIC： 同上，只不過這里是I/O
- 4）SPI Handler： SPI處理驅動，將硬件中的SPI封裝成API供上層調用
- 5）ADC PWM DIO： MCAL中的驅動，將硬件中的ADC、PWM、DIO分別封裝成API供上層調用
- 6）SPI ADC PWM DIO（Hardware）： 就是指芯片中的這些功能模塊
實際例子流程
Adc_ReadGroup：是MCAL對上層開放的API函數，Read到的是ADC采樣值（比如12位精度最大就是4095）
Get_SensorValue：IoHwAb中的一個服務函數，主要作用就是通過ADC采樣值計算出實際的傳感器阻值（多少歐姆）。Sensor SWC和IoHwAb是通過C/S接口相連，可以通過Rte_Call_Get_(port)_SensorValue調用
Send_Temperature：將歐姆值計算成實際的溫度值，再傳遞給App SWC
- Communication功能
- 1）COM：主要就起了一個信號接口和網關的作用。從應用層傳下來數據首先就進入這里，應用層無需關心收發的數據是通過什么總線傳輸的，只需要將它傳輸給COM即可
- 2）PDU Router： PDU——Protocol Data Unit，協議數據單元。這個模塊的功能就是將COM下發的信號數據分配到相應的協議總線上去；或者將不同的協議變成同一信號上傳給COM
- 3）IPDU Mux：用于解析一些特殊的協議，比如CAN FD或者用戶自定義的一些協議。就是起了一個統一CAN ID，不同信號Layout的作用
- 4）CAN Tp：分包數據傳輸與錯誤檢測，一般來說只有在診斷的時候才會使用
- 5）CAN Interface：主要配置收發隊列；組幀(FlexRay)；管理時間觸發總線的調度表(LIN, FlexRay)
- 6）CAN Driver：MCAL中對主芯片上CAN模塊的驅動封裝
- 7）Trcv Driver：Transceiver driver，收發器驅動
通信流程：
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發送流程
- 1）應用層Send一個數據進COM
- 2）COM寫信號進PDU Buffer中
- 3）PDU被PDU Router立刻發送或按周期發送（每個PDU都有一個獨立的ID），之后PDU Router辨認總線種類，并把PDU發向不同的下級模塊
- 4）Interface根據不同的通道，把報文寫入不同的隊列
- 5）Driver根據報文的優先級立刻發送報文
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接收流程
- 1）硬件接收報文
- 2）由Driver發出Rx中斷（函數），之后通過RxIndication，數據被傳遞到Interface
- 3）傳遞到PDU Router
- 4）傳遞到COM（如果SWCs使用Data ReceptionTrigger，就通知RTE；否則暫存到Buffer中）
- 5）信號被RTE讀取，然后應用層讀取
- Memory功能
1）ROM存儲方式
- EEPROM：可以按位操作
- FLASH仿EEPROM：相同大小容量下Flash相對便宜一些，但是只能按塊擦寫，不能按位擦寫。想要讓Flash做到按位擦寫，就需要先將Flash原來的數據備份一份，再修改其中想要修改的位，再按塊擦除，最后將改寫好的數據再燒錄回原塊中
- 而存儲可以是片內的，也可以是片外的
2）詳細說明
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NVRAM Manager：
a.應用層訪問非易失性數據的唯一接口，提供非易失數據的管理服務
b.NVM模塊上層是RTE，下層是對接Flash Driver或者EEPROM Driver的接口
c.NVM里面的數據讀寫有兩種同步機制：Implicit synchronization（隱式同步）和Explicit synchronization（顯式同步） -
Memory Abstraction Interface：主要作用是將需要讀寫的信息解耦，分別分派給EEPROM或FLASH
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EEPROM Abstraction（EA）：EEPROM的抽象層，主要作用就是進一步封裝片外或片內EEPROM驅動，給上層提供統一的API接口
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Flash EEPROM Emulation： 同上，此為Flash
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External E2 Drv：ECU抽象層中片外EEPROM的驅動，下面是SPI的驅動，由于片外的EEPROM要通過SPI通信才能訪問。因此，片外EEPROM的驅動要放到ECU抽象層中
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SPI Handler Drv：MCAL中對片上SPI的驅動
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SPI EEPROM FLASH：片內的SPI、EEPROM和FLASH功能模塊
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External E2 Memory：片外EEPROM，就是板載的EEPROM，需要通過SPI訪問
流程：
- 片內存儲
- 片外存儲
- Watchdog功能
- WdgM: 為應用層提供安全相關的服務
- WdgIf: 看門狗接口，主要功能是觸發硬件看門狗
- Wdg Drv: Mcal中看門狗的驅動
- Diagnostics功能
一般故障處理過程，如ECU故障發生了，要將故障的內容記錄到EEP或者Flash中，communication模塊把故障信息傳輸到CAN或者LIN上，故障發生后需要對故障功能做出應急處理
- FIM： Function Inhibition Manager，功能禁止管理，當一些error出現的時候，禁止一些功能。比如當檢測到控制器過電流的時候，關閉MOS或IGBT，防止炸管
- DEM：Diagnostic Event Manager，診斷事件管理。就是用來記錄和存儲診斷事件的，下面連接NVRAM Manager，就是將這些診斷事件記錄到EEP或者Flash中
- DCM：Diagnostic Communication Manager，診斷通信管理。實現診斷通信協議，我們通常說的UDS協議（即ISO14229，是Unified Diagnostic Services，統一診斷服務，是診斷服務的規范化標準
流程：
- 對故障做出快速響應的功能：
首先由應用層傳輸數據到DEM，DEM判斷出是哪個故障，之后發送給FIM；FIM立即做出判斷，通過回調函數通知SWC或者輪詢的方式禁止SW - 將故障記錄的功能：
故障由應用層傳輸數據到DEM，DEM一邊是發送給FIM，另一邊是發送給NVRAM Manager，然后將故障記錄到EEP或者Flash中，方便以后維修診斷
- AutoSAR OS
OS可以配置為四個等級：SC1、SC2、SC3、SC4 （SC：Scalability Classes，可伸縮的類型）
- SC1： 包含標準OSEK OS標準，除此之外還定義了標準的計數器接口和輪詢式的調度表
- SC2= SC1 + 時間保護。也就是說，當一個任務執行時間過長，它會被停止；SC2同時還定義了時間監控。防止因為一個任務時間過長而影響其他任務的實時性
- SC3： SC3 = SC1 + 內存保護。針對未經授權訪問安全相關軟件組件的內存區域的防護
- SC4： SC4 = SC1 + 時間保護 + 內存保護 = SC2 | SC3
- Mode Management功能
模式管理，可以理解為對狀態的管理（比如ECU的上電、下電和休眠；CAN通訊的開啟和關閉都是狀態）。主要管理的對象有ECU、BSW和COM（通信中又可以細分很多）
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ECU State Manager(EcuM)
ECU狀態機，主要作用是管理的是ECU的上下電功能（還包括休眠、重啟等）。
具體有以下四個功能：- 1）單片機初始化時，初始化OS所需的BSW模塊
- 2）為單片機的休眠（Sleep）模式和喚醒（wake up）模式做準備
- 3）執行關機命令和重啟命令
- 4）通過喚醒驗證協議驗證已發生的喚醒
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Basic Software Mode Manager(BswM)：
主要作用是定義一系列規則。一旦滿足規則，就執行相應的動作。主要有Communication Control、Ecu State Handing和Module Initialization -
Communication Manager(ComM)：主要功能是管理通信的啟用和關閉
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Network Management(Nm If, Bus NM)：主要功能是保持總線喚醒和協調總線關閉
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Bus State Manager(Bus SM)：切換Bus的狀態，比如CAN SM是切換該CAN的啟動和關閉（注意把CAN和COM區分開，COM更高一層，COM不光包含CAN）
總結
以上是生活随笔為你收集整理的汽车电子学习笔记—AutoSAR之基础软件层（BSW）的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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