Software Layers

Programmschichten

Ein häufig angewandtes Strukturierungsprinzip für die Architektur von Softwaresystemen ist die Schichtarchitektur (auch Schichtmodell oder Schichtmuster). Viele übersetzte Beispielsätze enthalten "Hardware- und Software-Schichten" - ein deutsch-englisches Wörterbuch und eine Suchmaschine für deutsche Übersetzungen. Die Minimierung der Anzahl der gezeichneten Schichten reduziert menschliche Fehler und die Verwaltung der Schichten sowie die Rechenanforderungen der CAD-Software. Die Schichtenarchitektur (auch n-Hierarchie genannt) unterteilt die Software in einzelne Schichten.

Automatik - Die standardisierte Softwarearchitektur

Die Komplexität von elektrisch/elektronischen (E/E) Architekturen zu beherrschen, ist eine der Herausforderungen für die Automobilindustrie. Im Hinblick auf die zunehmende Komplexität des Systems und die zunehmende Anzahl von Abhängigkeiten unter Beibehaltung der erzielbaren Kosten müssen die Basissoftware und Schnittstellen zu Anwendungen und Bussystemen zukunftssicher standardisiert werden.

Im Rahmen dessen haben die wichtigsten Automobilhersteller und Gerätehersteller 2003 die Entwicklungspartnerschaft AUTOSAR (AUTomotive Open Systems ARchitecture) gestartet[1]. Das Ziel dieser globalen Zusammenarbeit war es, einen offenen Industriestandard für die Automotive-Softwarearchitektur für Zulieferer und Hersteller unter dem Motto "Cooperate on standards, compete on implementation"[2] zu etablieren.

Die AUTOSAR-Norm enthält daher eine Reihe von Spezifikationen, die die Komponenten der Softwarearchitektur beschreiben und deren Schnittstellen definieren, sowie die Definition einer standardisierten Entwicklungsmethodik[3]. Die Architekturlogik der AUTOSAR-Schichtensoftware ermöglicht den Einsatz unabhängiger Softwarekomponenten. Das Ziel ist es, die Wiederverwendung von Softwarekomponenten zu erhöhen, insbesondere zwischen verschiedenen Fahrzeugplattformen sowie zwischen OEMs und Zulieferern.

Die Erweiterbarkeit der Embedded Automotive Software auf verschiedene Fahrzeug- und Plattformvarianten, die Übertragbarkeit von Funktionen über das gesamte Fahrzeugnetzwerk und die Integration von Funktionsmodulen verschiedener Anbieter sind möglich. Konsequenterweise definiert der AUTOSAR-Standard eine Architektur, die Anwendungssoftware von infrastrukturbezogener Kernsoftware trennt, wie in Abbildung 1 dargestellt.

Der Funktionsumfang der Anwendungssoftware ist unterschiedlich und bezieht sich auf die Markenidentität und die gewünschten Eigenschaften des Fahrzeugherstellers oder seiner Systemlieferanten, während die Funktionalität der Basissoftware für den Kunden nicht sichtbar ist und daher durch AUTOSAR im Normalfall im Hintergrund standardisiert werden kann. Die Architektur der AUTOSAR-Schichtarchitektur bietet alle notwendigen Mechanismen für die Unabhängigkeit von Software und Hardware.

Es handelt sich um drei wesentliche Softwareschichten, die auf einem Mikrocontroller (µC) laufen: Anwendungslogik, Laufzeitumgebung (RTE)[4] und Basissoftware (BSW)[5], Abbildung 2. Die Logik der AUTOSAR-Basissoftware ist in mehrere Schichten unterteilt: Die logischen Schichten der Basissoftware werden dann in Funktionsgruppen wie beispielsweise Système, Speicher und Kommunikationsdienste unterteilt.

Die Couch ist eine komplexe Treiberschicht, die sich von der Hardware bis zur Laufzeitumgebung erstreckt. Es wird die Möglichkeit geboten, spezielle Features zu integrieren, z.B. Treiber für Geräte, die nicht in AUTOSAR spezifiziert sind, sehr zeitkritisch sind oder durch Migration implementiert werden. Die Umgebung extrahiert die Anwendungsschicht aus der Basissoftware und organisiert den Daten- und Informationsverkehr zwischen ihnen.

Auf RTE ändert sich der Stil der Softwarearchitektur von "layered" auf "component style". Die Anwendungsbereiche über RTE sind in Softwarekomponenten unterteilt. Die Logik aller Softwarekomponenten ist völlig unabhängig vom Steuergerät. Die Schnittstellen von RTE ermöglichen es, Anwendungssoftwarekomponenten ohne spezifische Kenntnisse der später zu verwendenden Hardware zu entwickeln.

Außerdem können bestehende Softwarekomponenten frei zwischen den Steuergeräten übertragen werden. Bien, die z.B. von der detaillierten Implementierung, den Funktionen der enthaltenen Anwendung und den benötigten Basissoftware-Diensten abhängt, benötigen geeignete Berechnungen von einer Architektur von mindestens 16 Bit. Die AUTOSAR-Steuergeräte mit dem geringsten Gewicht, die derzeit auf dem Markt erhältlich sind, scheinen etwa 256 KB ROM oder Flash-Speicher zu benötigen.

Nach der Definition der Architektur und der Schnittstellen enthält AUTOSAR auch eine Beschreibung der Entwicklungsmethodik[6, 7]. Die Methodik von AUTOSAR beschreibt die wichtigsten Schritte bei der Entwicklung eines globalen AUTOSAR-Systems, d.h. der kompletten Software für ein Netzwerk von in einem Fahrzeug miteinander verbundenen Steuergeräten. Mit AUTOSAR-Version 4. Die MTD-Methodik wird als Vorlage angegeben, die eine Reihe von HTML-Dokumentationen enthält[8].

Das bedeutet, dass es eine Vielzahl von Softwareentwicklungen unterstützt, von der Konfiguration auf Systemebene bis hin zur Generierung einer ausführbaren ECU und eine weitgehend entkoppelte Entwicklung und Implementierung von Anwendungsfunktionalitäten sowie eine nahtlose Integration und Konfiguration des Gesamtsystems und seiner einzelnen Berechnungen unterstützt. Die Methodik ist daher ein Orientierungsrahmen für den Einsatz der AUTOSAR-Architektur.

Die Medizin basiert auf dem so genannten "Meta-Modell". Das Modell definiert alle Elemente zur Beschreibung eines eigenständigen AUTOSAR-Systems präzise. Das Modell der AUTOSAR-Beschreibung wird aus diesem Metamodell abgeleitet. Die Abbildung 3 zeigt eine abstrakte Ansicht der Methodik auf der obersten Ebene. Das Niveau der funktionalen Architektur betrifft den Virtual Funktional Bus (VFB), der die Entwicklung der funktionalen Architektur des Gesamtsystems unabhängig von der tatsächlichen Hardware-Topologie der ECUs und des Netzwerks ermöglicht.

Es handelt sich um eine Partitionierung oder Gruppierung der Funktionen der Anwendung in Komponenten, d. h. AUTOSAR-Softwarekomponenten (SWC). Das Niveau der nächsten Stufe betrachtet die physikalische Architektur des Gesamtsystems, d.h. die Aktivität "Designsystem" führt zu einer Systembeschreibung, die die Topologie des ECU-Systems, das Netzwerk und die Zuordnung der Komponenten zu den ECUs definiert.

Die Logik der Software für jedes Steuergerät muss aus der Systembeschreibung extrahiert werden, bevor sie erstellt werden kann. Cela softwarea puede de la sélection de la sécurité pour la sécurité pour la sécurité en un décolleté. Zwei Jahre später wurde die ECU-Software entwickelt, die eine geeignete Basissoftware für das ECU und alle Anwendungssoftwarekomponenten, die dem ECU zugeordnet sind, erfordert.

Es besteht heute eine Vielzahl von Basissoftware-Implementierungen verschiedener Hersteller für viele Hardware-Plattformen auf dem Markt, so dass die Basissoftware und die entsprechenden Konfigurationstools als kommerzielle Produkte betrachtet werden können. Die Entwicklung von Anwendungssoftwarekomponenten mit der Definition des internen Verhaltens, der Kodierung und Implementierung ist hardwareunabhängig und kann für jede Komponente separat durchgeführt werden.

Insbesondere können viele Entwurfswerkzeuge, die auf am Markt verfügbaren Modellen basieren, bereits mit der SWC-Beschreibung und damit der AUTOSAR-Methodik umgehen. Die AUTOSAR-Technologie unterstützt die gemeinsame Nutzung von Software durch die Bereitstellung von Architektur, Infrastruktur, Methodik und Basissoftware. Das AUTOSAR vereinfacht die Kombination von Software verschiedener Hersteller. Die Verwendung der vom Host-Computer bereitgestellten AUTOSAR-Basissoftware ist die Grundlage für ein solches Szenario.

Die Logik kann von Fahrzeugplattformen desselben OEMs gemeinsam genutzt werden. Die Schnittstellen der standardisierten Anwendungen ermöglichen darüber hinaus den Austausch von Software zwischen den Lieferanten. In AUTOSAR werden die Schnittstellen von ausgereiften und häufig genutzten Anwendungen aus allen Automotive-Bereichen hinsichtlich Syntax und Semantik spezifiziert[9]. Diese Spezifikation wird zu einer gemeinsamen Tabelle zusammengefasst, die nun fast 2500 verschiedene Ports und mehr als 500 Schnittstellen enthält.

Celles-ciones sind in etwa 40 verschiedene Zusammensetzungen unterteilt und verwenden 770 Datentypen und 26 Einheiten. Für AUTOSAR II (2007 - 2009) wurden drei Versionen geplant, die eine kontinuierliche Verbesserung der Spezifikationen und die Einführung neuer Konzepte ermöglichen. Darüber hinaus wurden die Erfahrungen aus der Validierung am Ende der ersten Stufe und die von allen AUTOSAR-Stakeholdern allgemein berücksichtigten Kommentare berücksichtigt.

AUTOSAR hat in den letzten Phasen der Entwicklung mit der Arbeit an zwei neuen Automotive-Bereichen im Bereich der standardisierten Anwendungsschnittstellen begonnen, nämlich Telematik, Multimedia, HMI sowie Insassen- und Fußgängerschutzsysteme. Die Schnittstellen Antriebsstrang, Fahrwerk, Karosserie und Komfort haben zudem erste Schritte in Richtung Integration gemacht. Im Bereich MM/T/HMI lag der Schwerpunkt auf Anwendungsoberflächen für HMIs.

Ein allgemeiner Ansatz trennt HMI-bezogene Funktionen in a) eine reine Application Service Komponente - unabhängig von Aussehen und Benutzerfreundlichkeit, b) die Composants der Benutzeroberfläche, zum Beispiel für Tasten, Steuerknüppel, etc. Im Bereich der Insassen- und Fußgängerschutzsicherheit bestehen die Standardschnittstellen aus folgenden acht Komponenten: Sensorpool, Aktorpool, Sicherheitsgurterinnerung, Fahrzeugunfallerkennung, Insassenrückhaltesystemerkennung, Fußgängerschutzunfallerkennung, Fußgängerschutzsystemaktivierung und Insassenerkennung.

Après avoir de la standard de la architektur de la software reife, AUTOSAR de la standard de la sécurité selektiv à la funktionalité. Die Wartung der verschiedenen für die Massenproduktion verwendeten Versionen wird fortgesetzt, um den Vertrieb von AUTOSAR auf dem Markt zu unterstützen. Konsequenterweise wird sich AUTOSAR III auf eine Hauptversion, die Version 4, konzentrieren.

Im Kader von AUTOSAR wurden bereits mehrere Versionen bereitgestellt, die eine Reihe von Spezifikationen enthalten, die die Komponenten der Softwarearchitektur beschreiben und deren Schnittstellen definieren. Die Mehrheit der Partner und Mitglieder hat mit dem Einsatz der AUTOSAR-Serie begonnen. Um eine harmonische Integration der Basissoftware in die Architektur eines Fahrzeugs zu gewährleisten, wurde ein AUTOSAR-Konformitätsprüfsystem definiert.

Es ist die meisten Basissoftwaremodule. Nach der Einführung des AUTOSAR-Standards in Serienprodukte müssen spezifische Migrationsszenarien angewendet werden. Der große Schritt in AUTOSAR war 0, die Bereitstellung der von den verschiedenen Anwendungen benötigten Funktionalität in den von AUTOSAR abgedeckten Bereichen. Das AUTOSAR-Netzwerk beginnt seine Implementierung im Jahr 2010.

Die Migrationspläne wichtiger AUTOSAR-Partner und -Mitglieder zeigen, dass sie zum Standard für automobile I/O-Systeme werden. Bunzel, S.; Fenchel, H.: Die AUTOSAR-Methodik. Der FISITA World Automobilkongress, Springer Automobilmedien, Septembre 2008; FISITA 2008/F2008-10-023.

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