AP AUTOSAR是如何定義和管理自適應(yīng)應(yīng)用程序的呢？

一

AUTOSAR 平臺邏輯體系結(jié)構(gòu)

圖示邏輯體系結(jié)構(gòu)描述了平臺是如何組成的，有哪些模塊，模塊之間的接口是如何工作的。

經(jīng)典平臺具有分層的軟件體系結(jié)構(gòu)。定義明確的抽象層，每個(gè)抽象層都有精確定義的角色和接口。

對于應(yīng)用程序，我們需要考慮使用的軟件組件，希望它們是可重用的，因此應(yīng)該盡可能小，依賴性盡可能少。組件被靜態(tài)地分配給ECU，并且通過靜態(tài)連接發(fā)送/接收的信號進(jìn)行通信。

AUTOSAR實(shí)現(xiàn)了軟件和硬件的分離，使得軟件可以在不同的硬件平臺上運(yùn)行。

AUTOSAR采用了一種統(tǒng)一的XML文件格式，用于描述軟件架構(gòu)和配置信息。

AUTOSAR具有很高的靈活性，可以根據(jù)不同的需求進(jìn)行定制和擴(kuò)展。

AUTOSAR支持運(yùn)行時(shí)軟件更新，可以適應(yīng)不同的應(yīng)用場景。

AUTOSAR提高了軟件集成的效率和擴(kuò)展性，使得軟件可以更容易地進(jìn)行重用和遷移

AUTOSAR為上層開發(fā)者提供了標(biāo)準(zhǔn)化的接口和協(xié)議，使得開發(fā)者可以專注于應(yīng)用功能的開發(fā)。

在軟件開發(fā)過程階段，CP與AP都主要都包括以下三個(gè)階段：

1.設(shè)計(jì)階段：

設(shè)計(jì)ARXML

2.代碼生成：基于ARXML生成代碼

3.集成：集成Application，編譯調(diào)試等

二

AUTOSAR AP平臺邏輯體系結(jié)構(gòu)

AP AUTOSAR的核心是自適應(yīng)應(yīng)用程序（Adaptive Application），它是一種可以根據(jù)運(yùn)行時(shí)環(huán)境動(dòng)態(tài)調(diào)整的軟件組件。那么，AP AUTOSAR是如何定義和管理自適應(yīng)應(yīng)用程序的呢？下面將為你介紹AP AUTOSAR的邏輯視圖和功能集群，詳解自適應(yīng)應(yīng)用程序的運(yùn)行環(huán)境。

AP AUTOSAR的邏輯視圖是一種抽象的軟件架構(gòu)，它描述了自適應(yīng)應(yīng)用程序的功能需求，接口，依賴關(guān)系和配置。邏輯視圖由多個(gè)功能集群（Feature Cluster）組成，每個(gè)功能集群包含一組相關(guān)的功能需求和接口。功能集群可以進(jìn)一步劃分為多個(gè)功能組（Feature Group），每個(gè)功能組包含一組具體的功能需求和接口。功能需求和接口可以使用ARXML文件進(jìn)行描述和生成。

AP AUTOSAR的功能集群是一種邏輯上的分組，它不代表實(shí)際的軟件組件或部署單元。在實(shí)際的軟件開發(fā)過程中，功能集群需要被映射到具體的軟件組件或部署單元上，這就涉及到AP AUTOSAR的另一個(gè)視圖：實(shí)現(xiàn)視圖（Implementation View）。實(shí)現(xiàn)視圖描述了自適應(yīng)應(yīng)用程序的軟件結(jié)構(gòu)，包括軟件組件，部署單元，運(yùn)行時(shí)對象等。實(shí)現(xiàn)視圖和邏輯視圖之間的映射關(guān)系可以使用ARXML文件進(jìn)行描述和生成。

AP AUTOSAR的運(yùn)行環(huán)境是一種軟件平臺，它提供了自適應(yīng)應(yīng)用程序所需的基礎(chǔ)服務(wù)，如通信，配置，診斷，安全等。運(yùn)行環(huán)境由多個(gè)服務(wù)層（Service Layer）組成，每個(gè)服務(wù)層提供了一類特定的服務(wù)。服務(wù)層之間通過面向服務(wù)架構(gòu)（Service Oriented Architecture, SOA）進(jìn)行交互，即通過發(fā)布-訂閱模式（Publish-Subscribe Pattern）進(jìn)行異步消息傳遞。運(yùn)行環(huán)境可以在不同的硬件平臺和操作系統(tǒng)上運(yùn)行，通過硬件BSP進(jìn)行適配。

自適應(yīng)平臺采用模塊化軟件體系結(jié)構(gòu)。它比經(jīng)典分層軟件架構(gòu)更模塊化，反映了平臺的動(dòng)態(tài)特性。這種動(dòng)態(tài)性也是平臺的核心需求；

AP遵循面向服務(wù)的架構(gòu)，SOA設(shè)計(jì)理念，充分利用各種開源軟件成熟技術(shù)，重用軟件市場成熟組件，縮短開發(fā)周期。在ECU的生命周期內(nèi)有獨(dú)立更新應(yīng)用程序的能力。

三

Adaptive PlatformArchitecture

AP AUTOSAR的邏輯視圖體現(xiàn)了其相應(yīng)的體系結(jié)構(gòu)，如下圖所示：

AP AUTOSAR的邏輯視圖體現(xiàn)了其相應(yīng)的體系結(jié)構(gòu)，如下圖所示：

lAA（Adaptive Application）

自適應(yīng)應(yīng)用程序運(yùn)行在AUTOSAR Runtime for Adaptive Applications (ARA)之上，用于實(shí)現(xiàn)碰撞預(yù)警、車道保持、自動(dòng)駕駛等復(fù)雜的汽車功能。AA可以使用C++語言編寫，也可以使用模型驅(qū)動(dòng)開發(fā)（Simulink）工具生成。

lARA（AUTOSAR Runtime for Adaptive applications）

自適應(yīng)應(yīng)用程序的運(yùn)行平臺：提供了AA所需的運(yùn)行時(shí)環(huán)境，包括內(nèi)存管理、進(jìn)程管理、文件安全讀寫、日志記錄等。ARA由功能集群（Functional Clusters，F(xiàn)Cs）提供的應(yīng)用程序接口組成，這些群集屬于Adaptive Foundation或Adaptive Services。Adaptive Foundation提供了AP的基本功能，而Adaptive Services提供了AP的平臺標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)。

lAdaptive Foundation

提供了AP AUTOSAR的基礎(chǔ)功能，如服務(wù)發(fā)現(xiàn)、事件發(fā)布訂閱、請求回復(fù)、持久化數(shù)據(jù)管理等。這些服務(wù)主要是為了實(shí)現(xiàn)AA之間以及AA與外部系統(tǒng)之間的面向服務(wù)的通信（Service-Oriented Communication，SOC），基于以太網(wǎng)和SOME/IP協(xié)議。此外，還包括操作系統(tǒng)接口、執(zhí)行管理、平臺健康管理（看門狗）、網(wǎng)絡(luò)管理、診斷通信、時(shí)間同步等。這些功能主要是為了支持ARA和AA的運(yùn)行。

lAdaptive Services

提供了AP AUTOSAR的標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)，狀態(tài)管理（特定于項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)），網(wǎng)絡(luò)管理，更新配置管理（UCM）即我們比較熟悉的運(yùn)行時(shí)軟件更新（OTA）。

Adaptive AUTOSAR構(gòu)建在POSIX操作系統(tǒng)之上，ARA可以提供多種功能供應(yīng)用程序調(diào)用來實(shí)現(xiàn)軟硬件解耦、為上層應(yīng)用提供服務(wù)。

四

Adaptive AUTOSAR 術(shù)語——Machine

Adaptive AUTOSAR是一種基于服務(wù)的軟件平臺，它支持高性能、靈活和可更新的汽車應(yīng)用程序。

Adaptive AUTOSAR的邏輯體系結(jié)構(gòu)是基于Machine的概念構(gòu)建的，Machine是指運(yùn)行環(huán)境所需的物理資源，如處理器、內(nèi)存、網(wǎng)絡(luò)等。

一個(gè)Machine可以包含一個(gè)或多個(gè)ECU，但只能運(yùn)行一個(gè)AUTOSAR Adaptive Instance（AUTOSAR平臺的實(shí)例即AP實(shí)例）。每個(gè)AP實(shí)例都有自己的功能集群，可以實(shí)現(xiàn)不同的服務(wù)和應(yīng)用。

在Adaptive AUTOSAR中，Adaptive Application是用C++編寫的，它們在Machine上以進(jìn)程的形式運(yùn)行。進(jìn)程之間通過服務(wù)進(jìn)行通信和協(xié)作。

Machine可以是高性能計(jì)算機(jī)（HPC），它們提供了數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用所需的計(jì)算能力。HPC可以包含多個(gè)核心，Adaptive Application可以通過進(jìn)程到Machine的映射分配到不同的核心上。

一個(gè)重要的概念是，AUTOSAR的作用域是Machine，也就是運(yùn)行環(huán)境所依賴的物理資源。每個(gè)Machine都有自己獨(dú)立的功能集群和服務(wù)，它們可以實(shí)現(xiàn)不同的汽車應(yīng)用程序。AUTOSAR也允許在同一個(gè)Machine上運(yùn)行一些非AUTOSAR的進(jìn)程，但是這些進(jìn)程不受AUTOSAR平臺實(shí)例的管理和約束。

adaptive autosar machine的啟動(dòng)過程包括哪幾個(gè)步驟？

adaptive autosar machine的啟動(dòng)過程包括哪幾個(gè)步驟？

機(jī)器啟動(dòng)，操作系統(tǒng)最先初始化，然后執(zhí)行管理（EM）作為操作系統(tǒng)的初始進(jìn)程之一啟動(dòng)。

EM負(fù)責(zé)啟動(dòng)其他功能簇（FC）和平臺應(yīng)用。

平臺基礎(chǔ)（Foundation）啟動(dòng)后，EM繼續(xù)啟動(dòng)adaptive應(yīng)用（AA）。

EM根據(jù)machine manifest和execution manifest決定啟動(dòng)順序。

如果AP從可信錨點(diǎn)（trust anchor）啟動(dòng)，并且在啟動(dòng)過程中維護(hù)信任鏈（chain of trust），則EM可以支持認(rèn)證啟動(dòng)（authenticated startup）。認(rèn)證啟動(dòng)啟動(dòng)過程中，EM驗(yàn)證應(yīng)用的真實(shí)性和完整性，如檢測出異常，則阻止應(yīng)用運(yùn)行。

Adaptive application（AA）：承載Service的應(yīng)用實(shí)體

Executable：App的運(yùn)行時(shí)實(shí)體，一個(gè)可執(zhí)行程序可以包含多個(gè)服務(wù)實(shí)例

Process ：OS運(yùn)行調(diào)度的實(shí)體

Machine：運(yùn)行環(huán)境的物理資源

AUTOSAR使用ARXML格式文件進(jìn)行建模 ：

通過正式定義的接口來使用服務(wù)

實(shí)現(xiàn)服務(wù)有三種方式Event Method Field

定義服務(wù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)類型

App之間的通信端口，需要在component 元素中定義provide/require Port

adaptive autosar machine的啟動(dòng)過程涉及到以下幾個(gè)概念：

清單是一種用來描述AP AUTOSAR軟件系統(tǒng)的文件，它可以告訴我們怎么安裝和運(yùn)行軟件。清單文件的格式是XML，它們可以通過ARXML工具進(jìn)行生成和處理。

清單有三種不同的類型，分別是：

Execution Manifest

Execution Manifest在設(shè)計(jì)期間創(chuàng)建，提供應(yīng)用部署所需的信息，定義每個(gè)可執(zhí)行文件實(shí)例化幾個(gè)進(jìn)程（幾次），每個(gè)進(jìn)程的的啟動(dòng)參數(shù)、環(huán)境變量、UID/GID、資源組、調(diào)度策略、何時(shí)啟動(dòng)、停止等都可以獨(dú)立配置。

在RTA-VRTE中配置Execution Manifest

添加一個(gè)AA進(jìn)程我們需要做幾方面的配置：

1.配置AA進(jìn)程相關(guān)的FunctionGroupstate

2.選擇AA將要部署在哪個(gè)Machine上

3.AA進(jìn)程的啟動(dòng)參數(shù)和環(huán)境變量（依賴的庫和配置文件等信息）

4.AA進(jìn)程的Log模塊配置

5.AA是否向EM匯報(bào)執(zhí)行狀態(tài)

6.設(shè)置AA所屬于的Resource Group,來控制AA所在的功能組所占用的內(nèi)存和cpu使用率。

7.選擇AA進(jìn)程中的線程的調(diào)度算法（FIFO、RR、other）

Machine Manifest

Machine Manifest實(shí)際運(yùn)行在特定硬件（機(jī)器）上的adaptive平臺實(shí)例的配置，它包含了 machine屬性，特性（資源，功能安全，信息安全等），例如machine state、function group state、resource group、訪問權(quán)限組、SOME/IP配置、內(nèi)存分區(qū)、硬件資源，如處理器和核心等等。

每個(gè)machine都配置有關(guān)function groups、software clusters和process到machine的映射等相關(guān)信息。

在RTA-VRTE中配置MachineManifest

在ARXML文件中，我們可以配置Machine的以下屬性和特征：

狀態(tài)：Machine的運(yùn)行狀態(tài)，如啟動(dòng)、停止、重啟等。
進(jìn)程：Machine的執(zhí)行單元，如應(yīng)用邏輯、中斷、函數(shù)等。
網(wǎng)絡(luò)：Machine的通信方式，如Ethernet等。
服務(wù)：Machine的提供或請求的功能，如診斷、校準(zhǔn)、更新等。

每個(gè)Machine都有自己獨(dú)立的功能集群和服務(wù)，它們可以實(shí)現(xiàn)不同的汽車應(yīng)用程序。每個(gè)Machine需要與一個(gè)Machine Design相關(guān)聯(lián)，Machine Design是用來定義不同Machine之間如何協(xié)作和交互的。

下表展示了Machine和Machine Design的關(guān)系：

每個(gè)Machine都需要至少一個(gè)IP配置，因?yàn)樵诰W(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)Machine都是一個(gè)獨(dú)立的end point。IP配置包括IP地址、子網(wǎng)掩碼、網(wǎng)關(guān)等信息，用于標(biāo)識和定位Machine。沒有IP配置，Machine就無法與其他Machine或設(shè)備進(jìn)行通信。

軟件集群（software cluster）一種原子的、可更新的、可擴(kuò)展的軟件單元，由一個(gè)或多個(gè)進(jìn)程組成，實(shí)現(xiàn)了一組特定的功能或應(yīng)用程序。軟件集群的作用是將應(yīng)用程序和服務(wù)按照功能或特性進(jìn)行分組和管理，提高了開發(fā)和部署的靈活性和效率。

軟件集群通常需要配置以下幾項(xiàng)內(nèi)容：

功能組（Function group）

用來說明軟件集群包含了什么樣的功能，比如導(dǎo)航、泊車、通訊等。

進(jìn)程

用來執(zhí)行具體的軟件代碼，比如導(dǎo)航進(jìn)程、泊車進(jìn)程、通訊進(jìn)程等。一個(gè)軟件集群可以包含多個(gè)進(jìn)程，但是它們要有相同的功能組。

設(shè)計(jì)（software cluster design）

用來描述軟件集群的結(jié)構(gòu)和屬性，比如名稱、版本、大小、依賴關(guān)系等。

softwareclusterdesign需要和MachineDesign相關(guān)聯(lián)

softwarecluster需要和softwarecluster design相關(guān)聯(lián)

Function Group State：功能組狀態(tài)，是指一個(gè)功能集群（Function Group）的整體狀態(tài)，它反映了該功能集群內(nèi)部所有進(jìn)程或自適應(yīng)應(yīng)用程序的執(zhí)行狀態(tài)的綜合情況。功能組狀態(tài)由狀態(tài)管理（State Management）模塊控制和監(jiān)視。

在ARXML文件中，我們可以配置執(zhí)行管理的以下功能：

·控制進(jìn)程（Process）的啟動(dòng)和停止，根據(jù)功能組（Function Group）的狀態(tài)（Function Group State）。

·定義功能組，需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)新的模式聲明組（Mode Declaration Group），并將它和功能組集（Function Group Set）關(guān)聯(lián)。功能組集和軟件集群（Software Cluster）關(guān)聯(lián)。

·在MachineFG中添加Machine的四種狀態(tài)：Off、Startup、Restart、shutdown，并將MachineFG設(shè)置初始狀態(tài)為OFF。

下表展示了功能組和狀態(tài)的關(guān)系：

MachineFG Function Group Transitions

功能組是一種邏輯分組，用于將具有相同或相似功能的進(jìn)程聚合在一起。功能組可以有多個(gè)狀態(tài)，表示該功能組所包含的進(jìn)程的運(yùn)行情況。執(zhí)行管理根據(jù)功能組的狀態(tài)，決定是否啟動(dòng)或停止該功能組所包含的進(jìn)程。這樣可以提高執(zhí)行效率，節(jié)省資源，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)調(diào)度。

Service Instance Manifest

Service Instance Manifest 主要包含面向服務(wù)通信的配置信息，描述針對特定的傳輸協(xié)議（如SOME/IP），進(jìn)行面向服務(wù)通信的配置和可執(zhí)行代碼綁定（服務(wù)實(shí)例到機(jī)器的映射、服務(wù)實(shí)例到應(yīng)用端點(diǎn)的映射），還包含基于服務(wù)的通信相關(guān)信息，如應(yīng)用層及相應(yīng)的傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層通信參數(shù)信息。

在RTA-VRTE中配置Service Instance Manifest

Processed Manifest

Execution Manifest和Machine Manifest可以從原始的標(biāo)準(zhǔn)化ARXML轉(zhuǎn)換為特定于平臺的格式（稱為Processed Manifest處理清單），在機(jī)器啟動(dòng)時(shí)可以有效地讀取。

格式轉(zhuǎn)換可以在集成時(shí)在板外或部署時(shí)進(jìn)行，也可以在安裝時(shí)在機(jī)器上（通過更新和配置管理）進(jìn)行。

借著狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖來介紹一下AP AUTOSAR中用來描述Machine和功能集群的狀態(tài)和行為的process state, Execution state, Function Group State, Machine State概念。

它們的含義如下：

process state：

進(jìn)程狀態(tài)，是指一個(gè)功能集群（Function Group）內(nèi)部的一個(gè)進(jìn)程（Process）或者一個(gè)AA的生命周期狀態(tài)。進(jìn)程狀態(tài)有四種可能的值：未創(chuàng)建（NotCreated）、創(chuàng)建中（Creating）、已創(chuàng)建（Created）和銷毀中（Destroying）。進(jìn)程狀態(tài)由進(jìn)程管理（Process Management）模塊控制和監(jiān)視。

Execution state：

執(zhí)行狀態(tài)，是指一個(gè)功能集群（Function Group）內(nèi)部的一個(gè)進(jìn)程（Process）或者一個(gè)AA的運(yùn)行狀態(tài)。執(zhí)行狀態(tài)有四種可能的值：未啟動(dòng)（NotStarted）、啟動(dòng)中（Starting）、運(yùn)行中（Running）和停止中（Stopping）。執(zhí)行狀態(tài)由執(zhí)行管理（Execution Management）模塊控制和監(jiān)視。

Function Group State：

功能組狀態(tài)，是指一個(gè)功能集群（Function Group）的整體狀態(tài)，它反映了該功能集群內(nèi)部所有進(jìn)程或自適應(yīng)應(yīng)用程序的執(zhí)行狀態(tài)的綜合情況。功能組狀態(tài)有五種可能的值：未啟動(dòng)（NotStarted）、啟動(dòng)中（Starting）、運(yùn)行中（Running）、停止中（Stopping）和已停止（Stopped）。功能組狀態(tài)由狀態(tài)管理（State Management）模塊控制和監(jiān)視。

Machine State：

機(jī)器狀態(tài)，是指一個(gè)Machine的整體狀態(tài)，它反映了該Machine上所有功能集群的功能組狀態(tài)的綜合情況。機(jī)器狀態(tài)有幾種可能的值：未啟動(dòng)（Off）、啟動(dòng)（Startup）、關(guān)機(jī)（Shutdown）和重啟（Restart）。機(jī)器狀態(tài)通常會(huì)引用功能組狀態(tài)。

狀態(tài)金字塔

五

Adaptive AUTOSAR 平臺架構(gòu)

在AP架構(gòu)下，同一臺機(jī)器上的自適應(yīng)應(yīng)用程序都實(shí)現(xiàn)為一個(gè)獨(dú)立的進(jìn)程，都有自己的邏輯內(nèi)存和命名空間相互隔離，以確保相互不受干擾。這是由操作系統(tǒng)的MMU內(nèi)存管理單元提供的。這也是AP模塊化的由來。

單個(gè)AA可能包含一個(gè)或多個(gè)進(jìn)程，可以部署到單個(gè)AP實(shí)例上，也可以分布在多個(gè)AP實(shí)例上。從模塊來看，每個(gè)進(jìn)程都是由操作系統(tǒng)從可執(zhí)行文件中實(shí)例化的，一個(gè)可執(zhí)行文件可實(shí)例化多次。這些進(jìn)程都是運(yùn)行在操作系統(tǒng)之上的，進(jìn)程是動(dòng)態(tài)運(yùn)行的，何時(shí)調(diào)用、進(jìn)程生存周期、資源占用及進(jìn)程結(jié)束等，都是系統(tǒng)動(dòng)態(tài)管理，好比你手機(jī)上的App何時(shí)打開、運(yùn)行后其會(huì)調(diào)用的資源及何時(shí)關(guān)閉都是動(dòng)態(tài)進(jìn)行的。

AP平臺需要提供相關(guān)模塊的SDK和守護(hù)進(jìn)程等。應(yīng)用程序可以調(diào)用SDK提供的API來調(diào)用模塊的功能，比如應(yīng)用程序之間的通信，我們可以調(diào)用COM模塊提供的API，可以進(jìn)行片內(nèi)或片間通信。

這跟CP架構(gòu)有著顯著的區(qū)別，在CP架構(gòu)下，所有應(yīng)用都是靜態(tài)配置的，即應(yīng)用的進(jìn)程在OS中被寫死，軟件功能在編譯階段就確定了，其調(diào)用的周期也是確定，因此基于CP架構(gòu)的軟件一旦有小的應(yīng)用變更就得重新配置和編譯。

應(yīng)用程序的加載/啟動(dòng)是通過使用EM的功能進(jìn)行管理的，并且需要在系統(tǒng)集成或運(yùn)行時(shí)進(jìn)行適當(dāng)?shù)呐渲貌拍軉?dòng)應(yīng)用程序，軟件功能在運(yùn)行時(shí)才可以確定。從EM的角度來看，所有功能集群都是應(yīng)用程序。

Adaptive autosar是一種用于高性能計(jì)算ECU的軟件平臺，它支持自適應(yīng)應(yīng)用程序的開發(fā)和運(yùn)行1。它由兩部分組成：基礎(chǔ)（Foundation）和服務(wù)（Service）?；A(chǔ)包括了操作系統(tǒng)接口、執(zhí)行管理、網(wǎng)絡(luò)管理、識別訪問管理、加密、更新和配置管理等功能。服務(wù)包括了通信管理、RESTful、時(shí)間同步、診斷、狀態(tài)管理、持久性、平臺健康管理、日志和跟蹤等功能。

Adaptive autosar各模塊的功能如下：

執(zhí)行管理 execution management (EM)

功能描述：EM負(fù)責(zé)系統(tǒng)執(zhí)行管理的所有方面，包括平臺初始化和應(yīng)用的啟動(dòng)和關(guān)閉。EM和OS一起工作執(zhí)行應(yīng)用運(yùn)行時(shí)間的調(diào)度。

AP AUTOSAR執(zhí)行管理模塊可以實(shí)現(xiàn)以下功能：

1.啟動(dòng)和關(guān)閉Machine，配置和加載應(yīng)用程序，處理啟動(dòng)和關(guān)閉過程中的錯(cuò)誤和異常。

2.控制應(yīng)用程序的執(zhí)行狀態(tài)，設(shè)置應(yīng)用程序的調(diào)度參數(shù)，監(jiān)控應(yīng)用程序的狀態(tài)、資源、性能，處理應(yīng)用程序之間的同步和通信。

3.管理功能組的狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)功能組之間的協(xié)調(diào)和一致性，根據(jù)不同的場景和需求，動(dòng)態(tài)地切換功能組的狀態(tài)。

4.處理平臺和應(yīng)用程序中發(fā)生的錯(cuò)誤和異常，根據(jù)不同的錯(cuò)誤類型和嚴(yán)重程度，采取相應(yīng)的恢復(fù)措施。

狀態(tài)管理（State Management）

功能描述：

SM模塊（State Management）是一種實(shí)現(xiàn)狀態(tài)管理和事件處理功能的軟件組件。SM模塊負(fù)責(zé)所有和AP平臺運(yùn)行狀態(tài)相關(guān)的方面。

主要功能：

?處理輸入的事件，如診斷請求、喚醒事件、錯(cuò)誤恢復(fù)等，并根據(jù)事件類型和優(yōu)先級來設(shè)置內(nèi)部狀態(tài)。

?將自適應(yīng)應(yīng)用程序進(jìn)程分配到功能組狀態(tài)(inc. the Machine State)

?根據(jù)狀態(tài)更改啟動(dòng)/停止應(yīng)用程序

?AUTOSAR觸發(fā)器接口——用于提示狀態(tài)更改

?AUTOSAR ara::StateClient API

?與ara::diag, ara::exec, ara::nm & ara::ucm模塊的交互

執(zhí)行管理與SM的交互

核心類型：Core TYPES：

功能描述：

定義了多個(gè)FCs的公共類接口和公共功能。包括接口定義中經(jīng)常使用的常見復(fù)雜數(shù)據(jù)類型。

主要功能：

?由于AP平臺它具有功能安全的屬性，通常而言我們是不可以使用C++的異常機(jī)制的（由于ASIL認(rèn)證的c++編譯器缺乏異常支撐），因此AP平臺它引入了ara::ErrorCode錯(cuò)誤碼以及ara::Result的概念。允許進(jìn)程在不拋出異常的情況下進(jìn)行錯(cuò)誤處理。

?AP還定義了一些了增強(qiáng)的數(shù)據(jù)類型，這些數(shù)據(jù)類型統(tǒng)一封裝在了ARA：：core的命名空間。包括AP自己的內(nèi)存分配相關(guān)的數(shù)據(jù)類型如：Vector、Map和String，以及Manifest中一些constructs用到的類型如StringView，Span，Optional和Variant。

?全局初始化函數(shù)，ara::Initialize和ara:: Deinitialize,此調(diào)用必須在main()內(nèi)部進(jìn)行。

操作系統(tǒng)接口OSI

功能描述：

AUTOSAR Adaptive platform(AP)運(yùn)行在高性能處理器上，直接基于通用的操作系統(tǒng)。

操作系統(tǒng)接口的要求如下：

1.OS提供符合PSE51標(biāo)準(zhǔn)的POSIX兼容的API接口。

2.OS支持周期性時(shí)間觸發(fā)的執(zhí)行功能，進(jìn)程中的算法可以是時(shí)間觸發(fā)的。

3.OS需要提供允許應(yīng)用程序的時(shí)間觸發(fā)執(zhí)行的機(jī)制。觸發(fā)因素需要至少但不限于包含外部計(jì)時(shí)器。

4.OSI支持C++11，AP進(jìn)程是用C++編寫的，接口應(yīng)該符合c++11

5.OS支持把EM拉起作為第一個(gè)執(zhí)行進(jìn)程。

6.OS支持為進(jìn)程或進(jìn)程組配置內(nèi)存和CPU資源預(yù)算。

7.OS提供進(jìn)程綁定到CPU Core的機(jī)制。

8.OS支持軟件實(shí)體對系統(tǒng)對象訪問的權(quán)限管理機(jī)制，應(yīng)用進(jìn)程只能通過授權(quán)的系統(tǒng)調(diào)用來

9.OS提供多進(jìn)程，以便支持應(yīng)用程序隔離。

通信管理（Communication Management）

功能描述：

通信管理模塊是一個(gè)用于實(shí)現(xiàn)服務(wù)導(dǎo)向通信的模塊，它支持多種通信協(xié)議，如SOME/IP, DDS, IPC等。

主要功能：

1.將協(xié)議無關(guān)的服務(wù)導(dǎo)向通信映射到配置的協(xié)議綁定，并執(zhí)行相應(yīng)的協(xié)議。應(yīng)用程序代碼使用服務(wù)導(dǎo)向通信的API，而不需要關(guān)心底層的協(xié)議細(xì)節(jié)。

2.支持服務(wù)發(fā)現(xiàn)、服務(wù)注冊、服務(wù)請求、服務(wù)響應(yīng)等功能，實(shí)現(xiàn)不同的通信模式和質(zhì)量，如點(diǎn)對點(diǎn)、發(fā)布訂閱、可靠、實(shí)時(shí)等。

3.支持事件、方法和字段三種類型的服務(wù)，實(shí)現(xiàn)不同的數(shù)據(jù)交換和遠(yuǎn)程調(diào)用功能。事件用于發(fā)布和訂閱數(shù)據(jù)，方法用于請求和響應(yīng)數(shù)據(jù)，字段用于獲取和設(shè)置數(shù)據(jù)。

4.支持端到端通信保護(hù)，使用E2E機(jī)制對通信數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)和保護(hù)，防止數(shù)據(jù)被篡改或丟失。

5.支持網(wǎng)絡(luò)管理，使用NM機(jī)制對網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控和控制，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的加入和退出，以及網(wǎng)絡(luò)喚醒和休眠等功能。

6.支持安全通信，使用加密、簽名、認(rèn)證等技術(shù)保證通信的機(jī)密性、完整性和可信性。

診斷管理（Diagnostics）

功能描述：

診斷管理模塊（DM）是一種實(shí)現(xiàn)基于ISO 14229-1（UDS）和ISO 13400-2（DoIP）的ISO 14229-5（UDSonIP）的診斷服務(wù)的軟件組件。DM代表Foundation層上AP平臺的功能集群，支持多個(gè)診斷客戶端和多個(gè)軟件集群。

每個(gè)SWCL是一個(gè)單獨(dú)的軟件更新包， SWCL都可以創(chuàng)建自己的診斷服務(wù)器實(shí)例，每個(gè)診斷服務(wù)器都有自己的診斷地址和服務(wù)，可以獨(dú)立地進(jìn)行診斷操作 。每個(gè)診斷服務(wù)器都需要一個(gè)數(shù)據(jù)庫和一個(gè)文本文件（ru:candela文件）來配置其功能 。

主要功能：

1.診斷通信：實(shí)現(xiàn)診斷服務(wù)器的功能，支持一些標(biāo)準(zhǔn)的UDS服務(wù)，如例行控制、數(shù)據(jù)標(biāo)識符、故障碼讀取和清除等。DM模塊還可以將診斷請求調(diào)度到相應(yīng)的自適應(yīng)應(yīng)用程序，以便執(zhí)行特定的診斷操作。

2.事件存儲：負(fù)責(zé)故障診斷代碼（DTC）的管理，包括DTC的存儲、更新、刪除、啟用和禁用等。DM模塊還可以管理DTC相關(guān)的快照記錄和擴(kuò)展數(shù)據(jù)記錄，以及提供內(nèi)部轉(zhuǎn)換的通知。

3.傳輸層：支持DoIP作為傳輸協(xié)議，實(shí)現(xiàn)車輛發(fā)現(xiàn)和診斷通信。DoIP是一種基于IP網(wǎng)絡(luò)的車輛診斷協(xié)議，可以與診斷基礎(chǔ)設(shè)施（如診斷客戶端、生產(chǎn)/車間測試儀）進(jìn)行車外通信。

網(wǎng)絡(luò)管理（Network Management）

Architecture overview with example applications

功能描述：

NM是一種網(wǎng)絡(luò)管理機(jī)制，用于控制和協(xié)調(diào)負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)內(nèi)部協(xié)調(diào)狀態(tài)機(jī)中基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)（部分網(wǎng)絡(luò)，VLAN或物理通道）的正常運(yùn)行和總線睡眠模式之間的轉(zhuǎn)換。它的目的是在滿足ECU節(jié)點(diǎn)正常通信需求的情況下，又能節(jié)省汽車蓄電池電量。

Overview Of Network Management

主要功能：

1.網(wǎng)絡(luò)請求和釋放：NM模塊為狀態(tài)管理提供了一個(gè)服務(wù)接口，用于請求和釋放網(wǎng)絡(luò)以及查詢其實(shí)際狀態(tài)。NM模塊協(xié)調(diào)不同實(shí)例（網(wǎng)絡(luò)句柄）的請求，并通過網(wǎng)絡(luò)提供匯總的計(jì)算機(jī)請求。

2.網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)監(jiān)測：NM模塊通過周期性的NM消息來監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，包括喚醒、準(zhǔn)備睡眠、睡眠等。NM消息的接收指示發(fā)送節(jié)點(diǎn)要保持NM群集處于喚醒狀態(tài)。如果任何節(jié)點(diǎn)準(zhǔn)備好進(jìn)入睡眠模式，它將停止發(fā)送NM消息，但是只要接收到來自其他節(jié)點(diǎn)的NM消息，它將推遲過渡到睡眠模式。最后，如果由于不再接收NM消息而經(jīng)過了專用計(jì)時(shí)器，則每個(gè)節(jié)點(diǎn)都將執(zhí)行到睡眠模式的轉(zhuǎn)換。

3.部分網(wǎng)絡(luò)管理：如果使用了部分網(wǎng)絡(luò)功能，則NM消息可以包含部分網(wǎng)絡(luò)（PN）請求，從而使ECU可以忽略不請求與ECU相關(guān)的任何PN的NM消息。盡管在其他部分網(wǎng)絡(luò)中仍在進(jìn)行通訊，但這可以關(guān)閉ECU（或其部分）。

身份識別訪問管理（Identify Access Management）

功能描述：

身份識別訪問管理塊（IAM）是一種實(shí)現(xiàn)基于策略的訪問控制功能的軟件組件。IAM模塊為應(yīng)用程序提供權(quán)限隔離以及受攻擊時(shí)權(quán)限越級的保護(hù)功能，同時(shí)，IAM模塊還能方便集成人員在部署時(shí)就能驗(yàn)證應(yīng)用對于資源的訪問權(quán)限。

主要功能：

1.訪問控制決策：IAM模塊通過Policy Decision Point（PDP）基于訪問控制策略來決定應(yīng)用是否被允許執(zhí)行請求動(dòng)作。訪問控制策略是一些約束條件，描述了訪問特定資源或服務(wù)需要哪些Capability。Capability是應(yīng)用身份信息的一個(gè)屬性，在定義Application Manifest時(shí)，開發(fā)者為每個(gè)應(yīng)用分配對應(yīng)的Capability。

2.訪問控制執(zhí)行：IAM模塊通過Policy Enforcement Point（PEP）在應(yīng)用提出請求時(shí)中斷控制流，向PDP請求訪問控制決策并根據(jù)決策返回的布爾值進(jìn)行對應(yīng)操作。PEP可以實(shí)現(xiàn)對Service、Foundation FC以及相關(guān)模型資源的訪問控制。

3.應(yīng)用身份識別：IAM模塊通過Execution Management（EM）模塊獲取應(yīng)用身份信息，以便進(jìn)行訪問控制決策和執(zhí)行。EM模塊會(huì)根據(jù)模型信息，去創(chuàng)建Adaptive應(yīng)用的運(yùn)行實(shí)例，所以EM也需要去負(fù)責(zé)追蹤運(yùn)行進(jìn)程的屬性，也即正在運(yùn)行的應(yīng)用的PID、UID、Key或UUID。

加密（Cryptography）

High level architecture of Cryptography

功能描述：

加密模塊（Crypto）是一種實(shí)現(xiàn)通用加密操作和安全密鑰管理的軟件組件。Crypto模塊支持在運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)生成密鑰和加密作業(yè)，以及對數(shù)據(jù)流進(jìn)行操作。為了減少存儲需求，可以將密鑰內(nèi)部存儲在加密后端中，也可以外部存儲并按需導(dǎo)入。Crypto模塊旨在支持將對安全敏感的操作和決策封裝在單獨(dú)的組件中，例如硬件安全模塊（HSM）。

主要功能：

1.加密操作：Crypto模塊提供了一系列標(biāo)準(zhǔn)化的加密算法和模式，用于對數(shù)據(jù)進(jìn)行加密、解密、簽名、驗(yàn)證等操作。Crypto模塊支持對稱加密（例如AES、DES、3DES等）、非對稱加密（例如RSA、ECC等）、哈希函數(shù)（例如SHA-1、SHA-2、SHA-3等）、消息認(rèn)證碼（例如HMAC、CMAC等）和數(shù)字簽名（例如ECDSA、RSA-PSS等）。

2.密鑰管理：Crypto模塊提供了一系列標(biāo)準(zhǔn)化的接口和服務(wù)，用于管理密鑰的生成、存儲、導(dǎo)入、導(dǎo)出、更新、刪除等操作。Crypto模塊支持本地密鑰生成和基于現(xiàn)有供應(yīng)密鑰的端到端保護(hù)的密鑰引入。Crypto模塊還支持對密鑰進(jìn)行訪問控制和使用限制，以提高密鑰的安全性。

3.證書管理：Crypto模塊提供了一系列標(biāo)準(zhǔn)化的接口和服務(wù)，用于管理證書的生成、存儲、導(dǎo)入、導(dǎo)出、驗(yàn)證等操作。Crypto模塊支持X.509證書格式，以及基于PKCS#7或PKCS#10的證書請求和響應(yīng)。

日志和跟蹤（Log & Trace）

功能描述：

一種實(shí)現(xiàn)日志記錄和追蹤功能的軟件組件。Log模塊可以在開發(fā)期間以及生產(chǎn)中和生產(chǎn)后使用日志記錄和追蹤功能，以便對自適應(yīng)平臺的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測和分析。

主要功能：

?本地日志 (輸出到控制臺或文件)日志記錄,Log模塊提供了一系列標(biāo)準(zhǔn)化的方法，用于向不同的日志接收器發(fā)送日志信息，例如通信總線、系統(tǒng)上的文件和串行控制臺等。Log模塊支持多種日志級別，例如錯(cuò)誤、警告、信息、調(diào)試等，以及多種日志格式。Log模塊還可以自動(dòng)在日志信息中添加時(shí)間戳和其他元數(shù)據(jù)，以便進(jìn)行排序和過濾。

?遠(yuǎn)程日志記錄（使用DLT協(xié)議）,Log模塊提供了一種基于DLT協(xié)議的追蹤功能，用于對自適應(yīng)平臺的運(yùn)行時(shí)行為進(jìn)行分析和優(yōu)化。DLT協(xié)議是一種標(biāo)準(zhǔn)化的交付和表示格式，可以將日志信息打包為標(biāo)準(zhǔn)化的幀，并添加一些額外的信息，例如ECU ID、軟件集群ID等。Log模塊可以將LT幀發(fā)送到追蹤工具或其他設(shè)備，以便進(jìn)行可視化和分析。

更新配置管理UCM

功能描述：

為了支持Adaptive Platform上軟件的更改，更新和配置管理器（UCM）提供了處理軟件更新請求的Adaptive Platform服務(wù)。

主要功能：

UCM可以接收來自后端服務(wù)器或診斷測試儀的軟件更新請求，負(fù)責(zé)在自適應(yīng)平臺上安裝、更新、刪除和保留軟件記錄。

UCM可以處理不同格式和類型的軟件包，包括完整包、增量包、后端包、車輛包等，根據(jù)軟件包清單中的元數(shù)據(jù)和依賴關(guān)系，執(zhí)行相應(yīng)的操作。

UCM可以與UCM主服務(wù)器協(xié)作，以在車輛內(nèi)部分發(fā)和協(xié)調(diào)多個(gè)UCM客戶端的軟件包，實(shí)現(xiàn)軟件的一致性和同步。

UCM可以在軟件安裝或更新后，執(zhí)行激活或回退操作，確保軟件的可靠性和安全性。

UCM可以提供軟件的版本信息、狀態(tài)信息、錯(cuò)誤信息等，供客戶端查詢和監(jiān)控。

PHM模塊（Platform Health Management）

功能描述：

PHM是一種實(shí)現(xiàn)平臺健康管理和功能安全功能的軟件組件。PHM模塊監(jiān)控運(yùn)行的應(yīng)用程序，當(dāng)受監(jiān)控實(shí)體發(fā)生錯(cuò)誤/故障時(shí)，PHM模塊可以觸發(fā)恢復(fù)操作。恢復(fù)操作具體由集成人員根據(jù)平臺軟件架構(gòu)需求，在Manifest文件當(dāng)中定義。

主要功能：

?全局和本地監(jiān)督（Global and local supervision）
?邏輯監(jiān)督（Logical supervision）
?恢復(fù)操作 （Recovery actions）
?存活監(jiān)督（Alive supervision）
?截止日期監(jiān)控（Deadline monitoring ）

持久化（Persistence）

功能描述：

Persistence模塊是一種讓自適應(yīng)平臺的軟件可以保存和讀取數(shù)據(jù)的軟件組件。它可以把數(shù)據(jù)存儲在不會(huì)丟失的存儲器中，即使車輛關(guān)機(jī)或重啟也不會(huì)影響。它提供了一個(gè)統(tǒng)一的接口，讓軟件可以方便地訪問不同的存儲位置。

主要功能：

?鍵值存儲（Key-Value storage）
?文件代理訪問（File proxy access）
?并行訪問數(shù)據(jù)（Parallel access to data）

?持久數(shù)據(jù)的安裝、更新和回滾（Installation, Update and Rollback of Persistent Data）

時(shí)間同步(ara::tsync)

功能描述：

ara::tsync它提供了時(shí)間同步的功能，使得不同的節(jié)點(diǎn)可以共享一個(gè)全局的時(shí)間基準(zhǔn)。ara::tsync的主要特點(diǎn)有：
?基于服務(wù)的架構(gòu)，可以動(dòng)態(tài)地發(fā)現(xiàn)和訂閱不同的時(shí)間基準(zhǔn)資源，如全局時(shí)間主節(jié)點(diǎn)或從屬時(shí)間基準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)。
?支持多種網(wǎng)絡(luò)綁定，如SOME/IP、REST、DDS等，以適應(yīng)不同的通信需求和場景。
?支持即時(shí)時(shí)間同步和延遲時(shí)間同步兩種模式，分別用于高精度和低精度的時(shí)間同步需求。
?支持用戶數(shù)據(jù)的傳輸，可以在時(shí)間同步消息中附加額外的信息，如診斷數(shù)據(jù)、配置數(shù)據(jù)等。

主要功能：

?啟動(dòng)和關(guān)閉 （Startup & shutdown）
?時(shí)間校正 （Time correction）
?時(shí)基提供者和使用者模式 （Time base provider and consumer modes）

入侵檢測系統(tǒng)管理(ara::idsm)

IDS Overview

功能描述：

ara::idsm它提供了入侵檢測系統(tǒng)管理的功能，使得不同的安全傳感器可以向它報(bào)告安全事件，并對安全事件進(jìn)行過濾和處理。ara::idsm的主要特點(diǎn)有：
?基于服務(wù)的架構(gòu)，可以動(dòng)態(tài)地發(fā)現(xiàn)和訂閱不同的安全事件資源，如入侵檢測系統(tǒng)主節(jié)點(diǎn)或從屬入侵檢測系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)。
?支持多種網(wǎng)絡(luò)綁定，如SOME/IP、REST、DDS等，以適應(yīng)不同的通信需求和場景。
?支持用戶定義的診斷事件內(nèi)存，可以將安全事件存儲在獨(dú)立于主診斷事件內(nèi)存的內(nèi)存中。
?支持用戶數(shù)據(jù)的傳輸，可以在安全事件消息中附加額外的信息，如診斷數(shù)據(jù)、配置數(shù)據(jù)等。

主要功能：

?事件生成 (Event generation)
?報(bào)告模式(Reporting modes)
?過濾器鏈條 (Filter chains)
?QSevs的傳播和認(rèn)證(Propagation & authentication of Qsevs)
?Rate and traffic limitation
?訪問控制（包括診斷訪問）Access control (including diagnostic access)

防火墻(ara::fw)

Architecture of the FC Firewall (圖片來自AUTOSAR官網(wǎng))

功能描述：

ara::FW是AP AUTOSAR中的一個(gè)模塊，它提供了防火墻的功能，使得不同的節(jié)點(diǎn)可以根據(jù)防火墻規(guī)則來控制網(wǎng)絡(luò)訪問和通信。

ara::FW的主要特點(diǎn)有：

基于服務(wù)的架構(gòu)，可以動(dòng)態(tài)地發(fā)現(xiàn)和訂閱不同的防火墻資源，如防火墻主節(jié)點(diǎn)或從屬防火墻節(jié)點(diǎn)。

支持多種網(wǎng)絡(luò)綁定，如SOME/IP、REST、DDS等，以適應(yīng)不同的通信需求和場景。

支持用戶定義的防火墻規(guī)則，可以在運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)地修改和應(yīng)用防火墻規(guī)則，以適應(yīng)不同的車輛狀態(tài)或外部系統(tǒng)的變化。

支持用戶數(shù)據(jù)的傳輸，可以在防火墻消息中附加額外的信息，如診斷數(shù)據(jù)、配置數(shù)據(jù)等。

審核編輯：劉清