Wie AUTOSAR Classic und Adaptive Plattformen die Softwareentwicklung für Fahrzeugsteuergeräte (ECUs) vereinfachen
Bevor AUTOSAR im Jahr 2003 eingeführt wurde, entwickelten Original Equipment Manufacturers (OEMs) Software für elektronische Steuergeräte (ECUs) auf ihren eigenen, individuellen Plattformen. Es gab keinen einheitlichen Standard, sodass Hardwarehersteller und Softwareentwickler voneinander abhängig waren – ein schneller und einfacher Wechsel von einer Plattform zur anderen war nicht möglich. Dieses Problem erforderte eine Lösung – einen gemeinsamen Ansatz für Softwarearchitekturen, Hardwareplattformen und Entwicklungsstandards. AUTOSAR wurde zu dieser Lösung.
AUTOSAR (AUTomotive Open System ARchitecture) ist eine globale Partnerschaft von Teilnehmern der Automobilindustrie zur Standardisierung von Entwicklungsprozessen. Dieser Standard vermeidet die Neuentwicklung von ECUs für identische Automobilanwendungen.
Der Übergang von einer festen Bündelung aus Software und Hardware zu AUTOSAR-Architekturschichten
Während früher Hardware und Software eine einzige Struktur bildeten, implementieren Entwickler nun drei AUTOSAR-Architekturschichten:
- Die AUTOSAR-Anwendungsschicht implementiert die Funktionalität, die ein Fahrzeug oder System benötigt.
- Die AUTOSAR-RTE-Schicht (Runtime Environment) ist ein Vermittler zwischen Software- und Hardwareschicht – sie enthält eine standardisierte Sammlung von Bibliotheken, Diensten und Modulen, unabhängig von der Hardwareplattform.
- Die BSW (Basissoftware) ist eine grundlegende Softwareschicht, die das AUTOSAR-MCAL (Microcontroller Abstraction Layer), die ECU-Abstraktionsschicht, komplexe Treiber und die Service-Schicht enthält.
Mit der AUTOSAR-Softwareentwicklung können Akteure der Automobilindustrie auf standardisierte Softwarearchitekturen, Schnittstellen und Methoden zurückgreifen. Die Kompatibilität verschiedener Bausteine und deren Skalierbarkeit verringern den Entwicklungsaufwand und ermöglichen eine nahtlose Integration von Softwarekomponenten unterschiedlicher Zulieferer.
Fahrzeughersteller können AUTOSAR-konforme Softwarekomponenten von verschiedenen Anbietern auswählen und integrieren, um Kompatibilität und einheitliches Verhalten bei verschiedenen Fahrzeugmodellen zu gewährleisten. Die AUTOSAR-Software entspricht dem ISO 26262-Standard für funktionale Sicherheit und ermöglicht die sichere Code-Entwicklung für alle ASIL-Stufen (Automotive Safety Integrity Level).
Classic AUTOSAR vs. Adaptive AUTOSAR: Was ist der Unterschied?
Die klassische AUTOSAR-Plattform wurde entwickelt, um verteilte eingebettete Systeme mit hohen Anforderungen an Vorhersehbarkeit und Sicherheit zu schaffen.
Die neueste klassische AUTOSAR-Plattformarchitektur (Stand August 2023). Quelle: autosar.org
Die Adaptive AUTOSAR-Plattform hingegen wurde für vernetzte und autonome Fahrzeuge mit Over-the-Air (OTA)-Update-Funktion entwickelt. Diese Plattform unterstützt die Programmiersprache C++ und konzentriert sich auf die Schaffung einer flexiblen und skalierbaren Softwarearchitektur für Computerplattformen.
Die aktuelle Adaptive AUTOSAR-Architektur (Stand August 2023). Quelle: autosar.org
AUTOSAR-Konformität für Software-Stacks: Entwicklung vs. Kauf standardisierter Module
Die AUTOSAR-Spezifikation ist offen, sodass Sie Software für Automobile intern entwickeln können. In Bezug auf Zeit und Kosten ist es jedoch oft kosteneffizienter, fertige, AUTOSAR-konforme Softwaremodule zu kaufen und diese dann anzupassen und zu integrieren. Und das aus folgenden Gründen:
- Die AUTOSAR-Spezifikation ist sehr umfangreich. Sie enthält viele Regeln und Schnittstellen, die während der Entwicklung unbedingt berücksichtigt werden müssen – all dies kann die Entwicklungszeit verlängern.
- Für die AUTOSAR-Entwicklung ist eine Produktzertifizierung erforderlich: Sie müssen nachweisen, dass alle Komponenten des Stacks gemäß der Spezifikation entwickelt wurden und die obligatorischen Anforderungen unterstützen.
Durch die Standardisierung können die AUTOSAR-Stacks an jede Hardware-Plattform angepasst werden. Es gibt eine Vielzahl von zertifizierten Anbietern, die ihre Software-Stacks zur Verfügung stellen und deren AUTOSAR-Konformität sicherstellen.
Die fertigen Stacks enthalten die Komponenten und Module, um die Entwicklung von AUTOSAR-konformer Software zu beschleunigen. Solche Stacks sind getestet und zertifiziert; sie müssen nur noch an das gewünschte Steuergerät angepasst werden. Dieser Ansatz beschleunigt den Entwicklungsprozess und stellt sicher, dass die fertige Lösung dem AUTOSAR-Standard entspricht.
Einer der wichtigsten Anbieter von vorgefertigten Stacks, die wir für die Arbeit an Kundenprojekten verwenden, ist Vector. Dieses deutsche Unternehmen bietet Plattformen, Tools und Softwarekomponenten für die Entwicklung eingebetteter Systeme und AUTOSAR Adaptive-Anwendungen für verschiedene Branchen: Automobil, Gesundheitswesen, Industrie 4.0 und Avionik. Vector entwickelt Softwarelösungen auf Basis der AUTOSAR Classic- und AUTOSAR Adaptive-Architekturen, zertifiziert bis ASIL-D.
Fallstudien: AUTOSAR-Softwareentwicklung
Wie wir in der Praxis sehen, nutzen Unternehmen drei Szenarien, um AUTOSAR-konforme Software zu erhalten:
- Entwicklung von benutzerdefinierten AUTOSAR-Stacks für spezifische Projekte und Integration mit Hardware.
- Entwicklung von AUTOSAR-Komponenten.
- Integration von fertigen Stacks.
Im Folgenden teilen wir unsere Erfahrungen mit AUTOSAR-Projekten.
Fallstudie Nr. 1: Entwicklung von Softwarekomponenten gemäß AUTOSAR
Im Auftrag eines europäischen Automobilherstellers haben wir eine Softwareplattform unter Verwendung der AUTOSAR- und MISRA-Standards entwickelt. Unsere Lösung wurde in einem Touchscreen-Armaturenbrett mit den folgenden Hardware- und Softwarekomponenten implementiert:
- MPC5554 CPU
- Design des 1. und 2. Bootloaders
- Speicherinterface
- Nichtflüchtiger Speicher-Manager
- Interner + externer Flash-Treiber
- RAM- und ROM-Test-Suite
Fallstudie Nr. 2: Autosar-Softwarearchitektur für das Sicherheitssystem
Im Auftrag eines europäischen Kunden entwickelten wir die Softwarearchitektur für eine Elektrofahrzeug-Plattform und haben deren funktionale Sicherheit und Konformität mit AUTOSAR sichergestellt. Unser Entwicklungsteam überprüfte den Quellcode der Projekt-Firmware, um die funktionale Sicherheit nach ASIL-C für STM-Mikrocontroller zu gewährleisten.
Wir verwendeten die Software Rational Doors als Anforderungsdatenbank und Enterprise Architect (EA) als unser Dokumentationssystem.
Zusammenfassung
Die AUTOSAR-Softwareentwicklung gewährleistet die Skalierbarkeit und Kompatibilität verschiedener Softwarekomponenten. Darüber hinaus unterstützt dieser Standard die Anforderungen der ISO 26262, die die funktionale Sicherheit der entwickelten Software garantiert.
Zulieferer können AUTOSAR-Software unabhängig entwickeln, aber diese muss zertifiziert werden, was die Markteinführung des Produkts verlangsamt. Es ist viel schneller und einfacher, standardisierte konforme Stacks zu kaufen und in Ihr Projekt zu integrieren.
Die Ingenieure von Promwad haben Erfahrung in der Arbeit mit verschiedenen Varianten von AUTOSAR-Software: Sie entwickeln separate Komponenten und arbeiten mit benutzerdefinierten und standardisierten Stacks.
Kontaktieren Sie uns, wenn Sie AUTOSAR-Anwendungsentwicklung für Ihr Projekt benötigen.
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