AUTOSAR规范与车用控制器软件开发
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作者宋珂、王民、单忠伟、谭杨 编著
出版社化学工业出版社
ISBN9787122329837
出版时间2019-01
装帧平装
开本16开
定价78元
货号25584370
上书时间2024-11-11
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前言
汽车电子技术已成为汽车各方面功能拓展、性能提升的重要技术支撑。随着汽车新能源化与智能化的逐步推进，汽车电子技术的功能需求将不断增加，控制软件也将变得越来越复杂。为了提升软件复用度，提高软件开发质量与效率并降低开发风险与成本，由全球汽车制造商、零部件供应商及其他半导体和软件系统公司联合建立了汽车开放系统架构联盟（AUTomotive Open System ARchitecture，AUTOSAR），并联合推出了一个开放的、标准化的汽车嵌入式系统软件架构——AUTOSAR规范。AUTOSAR规范在国外的应用已经较为普遍和成熟，随着AUTOSAR规范的认可度越来越高，它有望成为整个汽车电子行业普遍使用的软件标准。近年来，随着国内一些企业纷纷加入新能源汽车“三电”相关控制器的研发，控制器正向开发需求不断增加，AUTOSAR规范在国内的应用也进入了一个高潮，基于AUTOSAR平台可以使得开发者更高效、更高质量地完成汽车嵌入式系统软件的开发。本书中笔者以通俗易懂的语言、形象的图解展现了AUTOSAR中一些复杂的概念问题，并精心设计了一个示例作为本书的开发对象。笔者主要以ETAS AUTOSAR系统解决方案为基础，以AUTOSAR方法论为线索，详细介绍了基于AUTOSAR工具链完成车用控制器软件开发的具体流程与方法，并将基本概念融入开发过程介绍，加深读者的印象，提升读者的感性认识和认知水平。后，还剖析了AUTOSAR对功能安全的支持情况，并对AUTOSAR与信息安全以及Adaptive AUTOSAR平台进行了介绍。本书共分为10章。第1章介绍了汽车电子控制系统的发展史、应用现状和基本构成，并提出了当下车用控制器软件所面临的问题。第2章介绍了AUTOSAR的基础理论知识，详细介绍了AUTOSAR分层架构、软件组件、虚拟功能总线、方法论及应用接口。第3章介绍了本书示例的开发需求、设计方案以及本书所采用的AUTOSAR系统解决方案，起到承上启下的作用；第4～8章详细介绍了AUTOSAR方法论的具体实施过程，以方法论为“纲”，各阶段配置开发为“目”，纲举目张，便于读者理解开发过程中每个阶段的作用，并学会AUTOSAR工具链的基本使用方法。其中，第4章主要讲述了使用Matlab/Simulink进行应用层软件组件开发以及符合AUTOSAR规范的代码和描述文件配置生成方法。第5章主要讲解了使用ETAS ISOLAR-A工具进行AUTOSAR系统级设计与配置的方法。第6章详细阐述了本书示例所涉及的基础软件模块和运行时环境的基本概念，以及基于ETASRTA系列工具进行AUTOSAR ECU级开发的具体方法，包括CAN通信协议栈、ECU状态管理器、BSW模式管理器、运行时环境RTE、操作系统OS等常用模块。第7章则详细介绍了本书示例所用到的微控制器抽象层MCAL各模块的基本概念、配置及接口代码实现方法，基本覆盖了所有常用的MCAL模块。第8章介绍了AUTOSAR工程代码集成与调试方法，并展示了本书示例的开发结果。第9章和第10章主要介绍了AUTOSAR与功能安全、AUTOSAR与信息安全以及Adaptive AUTOSAR平台的相关内容， 作为本书内容的拓展外延。本书第1章～第7章由同济大学宋珂、单忠伟编写，第8章由ETAS谭杨编写，第9章与第10章由上海捷能汽车技术有限公司王民编写，书中示例由同济大学宋珂、单忠伟设计开发。全书由宋珂统稿，王民及ETAS ERS部门高级经理汤易负责审阅。在本书编写过程中得到了ETAS公司、恩智浦半导体公司和MathWorks公司的支持！本书适合具有一定嵌入式软件开发基础知识的读者阅读，可作为高等院校本科生、研究生学习AUTOSAR规范以及符合AUTOSAR规范的车用控制器软件开发方法的参考书，也可以作为汽车电子行业软件工程师学习参考的资料。本书中所有内容都经过ETAS公司、恩智浦半导体公司和MathWorks公司相关专家的审阅，且本书示例经过笔者亲自测试验证。但由于我们水平有限，书中难免会出现疏漏或不当之处，诚望读者批评和指正。编著者
导语摘要
本书共分10章,首先介绍了汽车电子控制系统以及AUTOSAR 规范的基本概念;之后以AUTOSAR方法论为线索,通过示例开发过程介绍,全面展现了基于AUTOSAR工具链完成符合AUTOSAR规范的车用控制器软件开发的具体流程与方法;*后,剖析了AUTOSAR对道路车辆功能安全ISO 26262标准的支持情况,并对AUTOSAR 与信息安全以及Adaptive AUTOSAR平台进行了介绍。本书以通俗易懂的语言和形象的图解展现了AUTOSAR中一些复杂的概念问题,精心设计的示例亦旨在以开发者的视角深度剖析AUTOSAR方法论的具体实施过程。本书可作为汽车电子相关专业高年级本科生和研究生的参考书,也可作为汽车电子行业软件工程师学习参考的资料。
作者简介
宋珂，同济大学汽车学院，硕导，副教授，同济大学汽车学院车辆工程专业博士，德国卡尔斯鲁厄理工学院联合培养博士。主要研究领域包括：燃料电池汽车动力系统建模及仿真方法，燃料电池汽车动力系统匹配设计流程及方法，燃料电池汽车动力系统整车能量管理控制策略，电/电混合电动汽车动力系统混合度优化设计理论及方法，基于AUTOSAR、ISO26262标准的电动汽车动力系统控制技术。近三年以第 一作者发表燃料电池汽车相关学术论文20余篇，SCI/EI检索5篇，以第 一、第 二作者申请发明专利7项（已获权4项），实用新型专利1项，软件著作权登记5项。
目录第1章 汽车电子控制系统介绍1
1.1 电子技术在汽车上的应用/ 1
1.1.1 汽车电子技术的发展历史 / 1
1.1.2 汽车电子技术的应用现状 / 1
1.2 汽车电子控制系统的基本构成/ 3
1.3 车用控制器软件标准（从OSEK 到AUTOSAR）/ 3
1.4 本章小结/ 4
第2章 AUTOSAR 规范基础理论5
2.1 AUTOSAR 的由来与发展历程/ 5
2.1.1 AUTOSAR 的由来 / 5
2.1.2 AUTOSAR 的原则及核心思想 / 6
2.1.3 AUTOSAR 的发展历程及应用现状 / 6
2.2 AUTOSAR 分层架构/ 7
2.2.1 AUTOSAR 应用软件层 / 8
2.2.2 AUTOSAR 运行时环境 / 8
2.2.3 AUTOSAR 基础软件层 / 8
2.3 AUTOSAR 软件组件/ 9
2.3.1 软件组件的数据类型 / 10
2.3.2 软件组件的端口与端口接口 / 11
2.3.3 软件组件的内部行为 / 12
2.4 AUTOSAR 虚拟功能总线/ 14
2.5 AUTOSAR 方法论/ 15
2.6 AUTOSAR 应用接口/ 16
2.7 本章小结/ 17
第3章 本书示例及AUTOSAR系统解决方案介绍18
3.1 本书示例介绍/ 18
3.1.1 示例开发需求介绍 / 18
3.1.2 示例总体方案设计 / 18
3.1.3 示例系统设计 / 18
3.1.4 示例系统AUTOSAR 架构 / 21
3.2 ETAS AUTOSAR 系统解决方案介绍/ 23
3.3 本书AUTOSAR 系统解决方案介绍/ 23
3.4 本章小结/ 24
第4章 AUTOSAR 软件组件级设计与开发25
4.1 Matlab/Simulink 与Embedded Coder工具简介/ 25
4.1.1 Matlab/Simulink 工具简介 / 25
4.1.2 Embedded Coder 工具简介 / 25
4.2 基于Matlab/Simulink 的软件组件开发/ 26
4.2.1 Matlab/Simulink 与AUTOSAR 基本概念的对应关系 / 26
4.2.2 软件组件内部行为建模方法 / 27
4.2.3 AUTOSAR 客户端/服务器机制的实现方法 / 27
4.3 软件组件代码及描述文件配置生成/ 29
4.3.1 求解器及代码生成相关属性配置 / 29
4.3.2 模型配置 / 31
4.3.3 AUTOSAR Properties 配置 / 33
4.3.4 Simulink-AUTOSAR
Mapping 配置 / 36
4.3.5 符合AUTOSAR 规范的代码及描述文件生成 / 38
4.4 在Simulink 中导入软件组件描述文件——“自上而下”的工作流程/ 39
4.5 本章小结/ 40
第5章 AUTOSAR 系统级设计与配置41
5.1 ETAS ISOLAR-A 工具简介/ 41
5.2 ETAS ISOLAR-A 工具入门/ 42
5.2.1 ISOLAR-A 安装方法 / 42
5.2.2 ISOLAR-A 界面说明 / 46
5.3 基于ISOLAR-A 的软件组件设计方法/ 47
5.3.1 AUTOSAR 工程创建 / 47
5.3.2 数据类型定义 / 49
5.3.3 端口接口设计 / 52
5.3.4 软件组件设计 / 55
5.3.5 I/O 硬件抽象层软件组件设计 / 67
5.3.6 软件组件模板生成 / 70
5.4 基于ISOLAR-A 的系统级设计与配置方法/ 73
5.4.1 系统配置输入文件创建与导入 / 73
5.4.2 Composition SWC 建立 / 79
5.4.3 系统配置 / 83
5.4.4 ECU 信息抽取 / 86
5.5 本章小结/ 87
第6章 AUTOSAR ECU 级开发之RTE 与BSW（除MCAL 外）88
6.1 ETAS RTA 系列工具简介/ 88
6.1.1 RTA-BSW 简介 / 88
6.1.2 RTA-RTE 简介 / 89
6.1.3 RTA-OS 简介 / 89
6.2 ETAS RTA 系列工具入门/ 89
6.2.1 RTA 系列工具安装方法 / 89
6.2.2 RTA 系列工具界面说明 / 95
6.3 CAN 通信协议栈概念与配置方法介绍/ 96
6.3.1 CAN 通信协议栈概念 / 96
6.3.2 CAN 通信协议栈配置方法 / 96
6.4 EcuM 模块概念与配置方法介绍/ 105
6.5 BswM 模块概念与配置方法介绍/ 110
6.6 BSW 模块代码生成/ 116
6.7 服务软件组件与应用层软件组件端口连接/ 118
6.8 RTE 配置与代码生成/ 119
6.8.1 RTE Contract 阶段生成 / 119
6.8.2 RTE 配置 / 120
6.8.3 RTE Generation 阶段生成 / 124
6.9 AUTOSAR 操作系统概念与配置方法介绍/ 127
6.9.1 AUTOSAR 操作系统概念 / 127
6.9.2 RTA-OS 工程创建 / 131
6.9.3 AUTOSAR 操作系统配置方法 / 132
6.9.4 RTA-OS 工程编译 / 136
6.10 本章小结/ 137
第7章 AUTOSAR ECU 级开发之MCAL138
7.1 MCAL 配置工具入门/ 138
7.1.1 MCAL 配置工具安装方法 / 138
7.1.2 MCAL 配置工具界面说明 / 139
7.1.3 MCAL 配置工程创建方法 / 140
7.2 MCAL 模块配置方法及常用接口函数介绍/ 142
7.2.1 Mcu 模块 / 142
7.2.2 Gpt 模块 / 148
7.2.3 Port 模块 / 151
7.2.4 Dio 模块 / 154
7.2.5 Adc 模块 / 157
7.2.6 Pwm 模块 / 163
7.2.7 Icu 模块 / 168
7.2.8 Can 模块 / 171
7.2.9 Base 与Resource 模块 / 176
7.3 MCAL 配置验证与代码生成/ 176
7.4 本章小结/ 177
第8章 AUTOSAR 工程代码集成与调试178
8.1 AUTOSAR 工程代码架构与集成方法介绍/ 178
8.2 代码编译链接/ 178
8.3 代码调试/ 179
8.3.1 单片机可执行文件下载 / 179
8.3.2 A 型车灯调试现象 / 180
8.3.3 B 型车灯调试现象 / 183
8.4 本章小结/ 184
第9章 AUTOSAR 与功能安全185
9.1 AUTOSAR 对ISO 26262 中支持部分的要求概述/ 185
9.1.1 ISO 26262 对架构设计的要求 / 186
9.1.2 ISO 26262 对硬件验证的要求 / 188
9.1.3 ISO 26262 对通信验证的要求 / 190
9.1.4 ISO 26262 对FFI 的要求 / 191
9.1.5 ISO 26262 对编码风格的要求 / 192
9.2 AUTOSAR 中实现FFI 的安全机制/ 194
9.2.1 AUTOSAR 安全机制的存储空间分区 / 194
9.2.2 AUTOSAR 安全机制的存储空间保护 / 194
9.2.3 AUTOSAR 安全机制的程序流监控 / 196
9.2.4 AUTOSAR 安全机制的E2E 保护 / 202
9.3 本章小结/ 206
第10章 AUTOSAR 技术展望207
10.1 AUTOSAR 与信息安全/ 207
10.1.1 密码协议栈 / 209
10.1.2 安全车载通信 / 212
10.2 Adaptive AUTOSAR 平台/ 216
10.2.1 Adaptive AUTOSAR 缘起 / 216
10.2.2 AP 和CP / 218
10.2.3 Adaptive AUTOSAR 平台新概念介绍 / 220
10.3 本章小结/ 224
参考文献225
内容摘要
本书共分10章,首先介绍了汽车电子控制系统以及AUTOSAR 规范的基本概念;之后以AUTOSAR方法论为线索,通过示例开发过程介绍,全面展现了基于AUTOSAR工具链完成符合AUTOSAR规范的车用控制器软件开发的具体流程与方法;*后,剖析了AUTOSAR对道路车辆功能安全ISO 26262标准的支持情况,并对AUTOSAR 与信息安全以及Adaptive AUTOSAR平台进行了介绍。本书以通俗易懂的语言和形象的图解展现了AUTOSAR中一些复杂的概念问题,精心设计的示例亦旨在以开发者的视角深度剖析AUTOSAR方法论的具体实施过程。本书可作为汽车电子相关专业高年级本科生和研究生的参考书,也可作为汽车电子行业软件工程师学习参考的资料。
主编推荐
宋珂，同济大学汽车学院，硕导，副教授，同济大学汽车学院车辆工程专业博士，德国卡尔斯鲁厄理工学院联合培养博士。主要研究领域包括：燃料电池汽车动力系统建模及仿真方法，燃料电池汽车动力系统匹配设计流程及方法，燃料电池汽车动力系统整车能量管理控制策略，电/电混合电动汽车动力系统混合度优化设计理论及方法，基于AUTOSAR、ISO26262标准的电动汽车动力系统控制技术。近三年以第 一作者发表燃料电池汽车相关学术论文20余篇，SCI/EI检索5篇，以第 一、第 二作者申请发明专利7项（已获权4项），实用新型专利1项，软件著作权登记5项。
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