基于PREEvision的AUTOSARAdaptive设计
导读：
为适应汽车智能化、⽹联化等的发展趋势，应对汽车E/E系统开发⾯临的⾼性能处理器的应⽤、⾃动驾驶的软件实现、⾼带宽通信需求、车与外界的互联互通等的挑战，AUTOSAR组织推出了AUTOSAR Adaptive。本⽂将重点讨论基于PREEvision的AP设计流程。
AUTOSAR Adaptive概述
2003年，汽车⾏业的⾼端玩家们发起了汽车嵌⼊式系统软件架构标准化项⽬——AUTOSAR（汽车开放系统架构）。2017年，为适应汽车的发展趋势（智能化、⽹联化等），应对汽车E/E系统开发⾯临的新的挑战（⾼性能处理器的应⽤，⾃动驾驶的软件实现，⾼带宽通信需求，车与外界的互联互通等），AUTOSAR组织推出了AUTOSAR Adaptive。
于是，在AUTOSAR的体系内有了两⼤概念：AUTOSAR Classic Platform（后⾯将简称CP）和AUTOS
AR Adaptive Platform（后⾯将简称AP）。AP的出现并不会取代CP，⽽是⼀种补充。⽬前，AP主要应⽤于MPU（Microprocessor Unit），CP则应⽤于MCU（Microcontroller Unit）。关于CP的详细介绍请参考我们的《浅谈AUTOSAR架构及开发⽅法》。
在不同的语境下，AP有不同的含义。⾸先AP是⼀个标准，它标准化了软件开发的⽅法论，软件分层结构，软件模块之间的接⼝以及编程语⾔，⽬前该标准的最新版本是R19.11（2019年11⽉发布）。从软件实现的⾓度，AP是⼀个运⾏在POSIX操作系统上的基础软件平台，也可称为⼀种平台级的中间件，其核⼼是ARA（AUTOSAR Runtime for Adaptive Application）。
AUTOSAR Adaptive架构图
（ 图⽚源⾃AUTOSAR_EXP_PlatformDesign R19.11）
ARA是应⽤程序（AP中称为Adaptive Application）运⾏时的基础环境，可以提供多种本地功能供应⽤程序调⽤，这些本地功能在AP中统称为Function Clusters，其分为两个部分：Foundation Function Clusters和Service Function Clusters。
上⾯对AP进⾏了⼀些简单的介绍，接下来本⽂将重点讨论基于PREEvision的AP设计流程。PREEvision是⼀款架构开发⼯具，使⽤该⼯具进⾏AP的设计，需重点关注AP⽅法论。如前所述，AUTOSAR AP是⼀个标准，它对软件开发的⽅法论进⾏了标准化，其⽅法论实现的标准流程如下图所⽰：
图AP development workflow
（图⽚来源AUTOSAR_EXP_PlatformDesign）
相关概念介绍：
Machine：在AP的概念体系中，Machine代表⼀种计算资源，它可以是真实存在的处理器（Process Unit），也可以是⼀个虚拟机（Virtual Machine），AP软件则运⾏在某⼀特定的Machine上。
Manifest：Manifest是⼀种AUTOSAR模型的描述⽂件，主要包含AP软件部署涉及到的⼀些配置信息（⽐如Service Instance Manifest会包括服务接⼝的版本信息，SD参数信息等内容）。
注：AUTOSAR Adaptive的⽅法论详细介绍可以参考AUTOSAR_TR_AdaptiveMethodology⽂档
PREEvision中AUTOSAR Adaptive的基本设计流程
PREEvision中AP设计流程
（图⽚来源PREEvision Help⽂档）
PREEvision中AUTOSAR Adaptive设计内容主要包含以下⼏个部分：
1）软件层
服务设计：服务定义，服务⾓⾊定义
服务接⼝设计：设计Method，Event及Property；并完成数据类型的定义；
服务接⼝部署：选择SOA的通信⽅式，如SOME/IP等；并将服务接⼝与通信协议进⾏映射；
服务接⼝序列化：定义服务接⼝（Method/Event/Properties）的序列化⽅式及属性
Adaptive Application设计：设计Adaptive SW components，Executables及Adaptive Applications
2）硬件层
基于以太⽹的硬件拓扑设计
Machine设计及部署（Deployment）：创建machine，设计machine的状态及服务发现等内容
3）通信层
软/硬件映射：Adaptive Application SWC与Machine映射
服务实例化：基于软/硬件映射⽣成服务实例；完成服务实例的配置
以太⽹通信设计：TP/IP地址及SOME/IP SD设计等
下⾯⼩编将基于PREEvision 9.5 SP1的Demo介绍PREEvision中AP的基本设计流程。
基本设计流程如下：
1.服务及服务接⼝设计
AP是⼀个⾯向服务的软件架构（SOA），基于AP平台的软件开发，⾸先需要进⾏服务及服务接⼝的设计。
服务设计：服务是对功能单元的抽象描述；服务的定义包含服务的ID以及服务⾓⾊（服务提供⽅及服务消费⽅）的定义。本⽰例定义了两个服务：Navigator及TrafficInformation。
若服务之间存在依赖关系，也需在服务设计阶段明确，⽤于指导后续的软件开发。
服务接⼝设计：服务接⼝定义了服务的功能特性，是Method、Event及Property的集合。
设计methods（包括F&F methods）、events及properties:
设计服务接⼝数据类型：
不同于CP的设计，在AP中，对于implementation data type，需定义数据类型C++相关属性。
服务接⼝部署：
选择应⽤协议（如SOME/IP），将服务接⼝与应⽤层协议进⾏绑定。⽬前PREEvision仅⽀持SOME/IP。
adaptive设计SOME/IP Interface：完成SOME/IP interface版本，以及method/event ID等属性的定义。
服务接⼝序列化属性定义：
序列化是⼀种将数据转化为⽐特流，⽅便数据在通信链路上传输的技术⼿段；在AP中⽀持SOME/IP的序列化功能；在该Demo⽰例中选择SOME/IP的序列化⽅式。对于SOME/IP序列化的属性设置，与CP类似，此处不再赘述。
2.Adaptive软件设计：
前⾯定义了服务和服务接⼝，接下来需要定义应⽤层软件架构。在AUTOSAR Adaptive中，软件架构
由Adaptive Application SWC（Software Component）组成，类似于CP中SWC的概念。服务及服务接⼝是⼀种抽象的概念，Adaptive Application SWC是服务接⼝的软件实现。⼀个服务接⼝⾄少需要⼀对Adaptive Application SWC来实现，⼀个Adaptive Application SWC实现了服务接⼝的调⽤，承担服务客户端的⾓⾊；另⼀个实现了服务接⼝Method/Event/Property的具体功能，承担服务端的⾓⾊。
AP软件架构设计：
前⾯定义了两个服务Navigator以及TrafficInformation，对应的Adaptive软件架构设计的如下图所⽰：
Adaptive Application SWC port与Service Interface ⼀⼀对应。Service Interface在软件层的体现如下图所⽰：
Adaptive application设计：
在AUTOSAR Adaptive⽅法论中，Adaptive application是Executables（可执⾏⽂件）的集合，⼀个Executable源于⼀个Adaptive Application SWC。
Adaptive application有两种类型：Application level和Platform Level。在本⽰例中定义的Adaptive application都是Application level。
硬件层设计
AUTOSAR Adaptive主要应⽤于HPC（High Performance Computer，⾼性能计算机），PREEvision 9.5版本的硬件层已⽀持HPC的设计，如下图所⽰：
1）硬件拓扑的定义：
在该⽰例中，创建了三个HPC，HPC之间通过以太⽹进⾏通信。
2）Machine设计：
在AUTOSAR Adaptive⽅法论中，AUTOSAR Adaptive软件将运⾏在Machine上。如前所述，Machine实际上代表的是⼀种计算资源，在PREEvision 中，Machine有三种表现形式：Process Unit，Virtual Machine以及Execution unit。
在该⽰例中，每个HPC包含⼀个Machine，其表现形式为Process unit；同时MPU中的多个Core(核)全部分配给了该Machine。
Machine的设计还包括其运⾏状态的设计，在PREEvision中可通过在Machine下创建状态机进⾏设计。
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