01、引  言

本文基于SDV發(fā)展背景，剖析了一份AUTOSAR AP軟件架構(gòu)。包括其主要組成部分、層次結(jié)構(gòu)以及各層之間的交互關(guān)系。為了驗證該軟件架構(gòu)的可行性與有效性，計劃進行模擬部署測試。

同CP平臺一樣，MATLAB/Simulink通過AUTOSAR Blockset工具箱對AP平臺也有了一定的支持，本文將解析下Simulink中AP的模型架構(gòu)以及進行簡單的部署仿真測試。

02、AP模型導(dǎo)入與服務(wù)接口分析

1）模型準(zhǔn)備

首先準(zhǔn)備一下模型文件，該模型文件來源于MATLAB Example；

里面含有一個總括的模型文件：HeadLightControlSystem.slx；三個模型引用的文件：HeadLightActuator.slx、HeadLightController.slx、OutdoorLightSensor.slx以及數(shù)據(jù)字典：HeadLightControlSystemData.sldd

可以通過下述命令行找到對應(yīng)的模型示例文件：

open_system("HeadLightControlSystem")；

打開總模型文件：HeadLightControlSystem

這個架構(gòu)模型有三個組件，OutdoorLightSensor、HeadLightController和HeadLightActuator。OutdoorLightSensor處理從傳感器接收到的數(shù)據(jù)，并使用自適應(yīng)事件（adaptive events）將數(shù)據(jù)發(fā)送到HeadLightController。HeadLightController調(diào)用HeadLightActuator中的方法，使用自適應(yīng)方法（adaptive methods）打開或關(guān)閉前照燈。HeadLightActuator根據(jù)從HeadLightController接收到的輸入打開或關(guān)閉汽車頭燈。

OutdoorLightSensor 上的名為SensorData的port類型是Output，對應(yīng)的HeadLightController上的SensorData的port類型是Input；Interface類型是SensorDataIntf；

HeadLightController上的名為HeadLight的port類型是Client，對應(yīng)的HeadLightActuator上的HeadLight的port類型是Server；Interface類型是HeadLightIntf；

下面是針對每個模塊的具體分析；

2）OutdoorLightSensor分析

OutdoorLightSensor內(nèi)部模塊與邏輯比較簡單，將一個常量OutdoorLightData信號通過Event Send模塊轉(zhuǎn)換為message消息，通過“Bus Element Out”端口發(fā)送出去；Event Send模塊功能是將信號轉(zhuǎn)換為保留信號值和數(shù)據(jù)類型的事件，專門服務(wù)于AP的模塊；

打開數(shù)據(jù)字典：

該模塊包含一個Service Interfaces，名為SensorDataIntf，也就是我們從模型概覽中看到的port對應(yīng)的Interface類型；該Service Interfaces只包含一個Event事件，事件接口名為LightData；

該AP應(yīng)用模塊只包含一個ProvidedPorts，名為SensorData，對應(yīng)上面的Service Interfaces；

這兩部分的配置可以理解為，一個名為SensorDataIntf的服務(wù)，只包含一個Event事件，在OutdoorLightSensor模塊中實例化為一個Provided類型服務(wù)，對外部模塊（HeadLightController）提供服務(wù)，對應(yīng)服務(wù)port名為SensorData；

在Simulink模型中，開發(fā)者會構(gòu)建各種模塊以代表不同的系統(tǒng)組件和功能。這些模塊在映射到AUTOSAR時，需要對應(yīng)到AUTOSAR軟件組件（SWC）、端口（Port）、數(shù)據(jù)元素（Data Element）等概念上。通過映射，Simulink中的設(shè)計能夠轉(zhuǎn)化為AUTOSAR架構(gòu)下的實現(xiàn)，進而在ECU（電子控制單元）上運行。

因此有如下圖的Simulink模塊和Autosar元素的map關(guān)系：

名為LightData的Bus Element Out Simulink模塊關(guān)聯(lián)了名為SensorData的Autosar Provided Port中包含的LightData事件。

3）HeadLightController分析

該子系統(tǒng)內(nèi)又包含了一個消息出發(fā)的子系統(tǒng)，這個消息觸發(fā)源，對應(yīng)的Bus Element In1，接收的就是OutdoorLightSensor發(fā)過來的SensorDataIntf服務(wù)中的LightData事件消息；

打開Message Triggered Subsystem：

內(nèi)部包含一個函數(shù)調(diào)用系統(tǒng)（其實函數(shù)原型是服務(wù)的port名加上服務(wù)里的方法及對應(yīng)參數(shù)構(gòu)成）。因此從模型上看，該模塊又包含了其他服務(wù)的Method方法，并且該模塊是作為服務(wù)的客戶端去調(diào)用該服務(wù)的方法；

打開該模塊的數(shù)據(jù)字典：

里面包含兩個Interfaces，SensorDataIntf與HeadLightIntf兩個服務(wù)，SensorDataIntf服務(wù)與上面OutdoorLightSensor包含的是一致的，只不過這里是作為Client端實現(xiàn)的；

HeadLightIntf這個服務(wù)包含了一個setHeadLight方法，該方法只有一個輸入?yún)?shù)，lightStatus，因此可以理解為該方法對應(yīng)的通信類型就是Fire-Forgot類型，只有請求參數(shù)，無返回參數(shù)。

HeadLightController包含兩個RequiredPorts，一個是與OutdoorLightSensor通信的SensorData port，請求LightData事件數(shù)據(jù)的，另一個HeadLight，是請求HeadLightActuator設(shè)置燈光狀態(tài)的setHeadLight方法；

這部分的配置可以理解為，HeadLightController包含兩個服務(wù)的客戶端，一個名為SensorDataIntf的服務(wù)，只包含一個Event事件，在HeadLightController模塊中實例化為一個Required類型服務(wù)，對外部模塊（OutdoorLightSensor）請求服務(wù)，對應(yīng)服務(wù)port名為SensorData；另一個名為HeadLightIntf的服務(wù)，只包含一個Method-FF方法，在HeadLightController模塊中實例化為一個Required類型服務(wù)，對外部模塊（HeadLightActuator）請求服務(wù)，對應(yīng)服務(wù)port名為HeadLight；

查看這一部分Simulink模塊和Autosar元素的map關(guān)系：

名為HeadLight的Bus Element In2 Simulink模塊關(guān)聯(lián)了名為HeadLight的Autosar Required Port中包含的LightData事件。

名為LightData.setHeadLight的Bus Element In1 Simulink模塊關(guān)聯(lián)了名為HeadLight的Autosar Required Port中包含的setHeadLight方法。

4）HeadLightActuator分析

里面又包含一個函數(shù)子系統(tǒng)，不過，從這個層級也可以看出該函數(shù)就是服務(wù)HeadLightIntf中的setHeadLight方法；

打開子系統(tǒng)，里面展示了函數(shù)的輸入?yún)?shù)以及還有一個函數(shù)子系統(tǒng)；

再打開該函數(shù)子系統(tǒng)，里面封裝了了AP AUTOSAR的ara::log模塊，這個我們后續(xù)仿真的時候可以觀測到。

打開數(shù)據(jù)字典：

里面包含一個Interfaces，HeadLightIntf，上面HeadLightController包含的是一致的，只不過這里是作為Server端實現(xiàn)的；

HeadLightActuator包含一個ProvidedPorts，是與HeadLightController通信的HeadLight port，提供設(shè)置燈光狀態(tài)的setHeadLight方法；

這部分的配置可以理解為，一個名為HeadLightIntf的服務(wù)，只包含一個Method方法（setHeadLight），在HeadLightActuator模塊中實例化為一個Provided類型服務(wù)，對外部模塊（HeadLightController）提供服務(wù)，對應(yīng)服務(wù)port名為HeadLight；

打開Simulink模塊和Autosar元素的map關(guān)系：

名為LightData.setHeadLight的Bus Element Out1 Simulink模塊關(guān)聯(lián)了名為HeadLight的Autosar Provided Port中包含的setHeadLight方法。

03、部署與測試

1）部署目標(biāo)環(huán)境

AUTOSAR AP應(yīng)用是跑在Linux系統(tǒng)上的，因此需要Linux環(huán)境的虛擬機或者服務(wù)器，要求可以通過SSH連接，并且知道其IP；測試ip：192.168.24.92；

并且要安裝Docker；Docker鏡像是一個特殊的文件系統(tǒng)，包含了容器運行時所需的程序、庫、資源、配置等文件，以及為運行時準(zhǔn)備的一些配置參數(shù)（如環(huán)境變量、用戶等）。鏡像不包含任何動態(tài)數(shù)據(jù)，其內(nèi)容在構(gòu)建之后也不會被改變。鏡像使用分層存儲技術(shù)，使得鏡像的復(fù)用、定制變得更為容易。容器是鏡像運行時的實體，可以被創(chuàng)建、啟動、停止、刪除、暫停等。容器的實質(zhì)是進程，但與直接在宿主執(zhí)行的進程不同，容器進程運行于屬于自己的獨立的命名空間，擁有自己的root文件系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)配置、進程空間等。這種隔離性使得容器封裝的應(yīng)用比直接在宿主運行更加安全。

這里要做這個模擬部署，Docker是必須的，因為MATLAB是要通過XCP連接，創(chuàng)建Docker鏡像，AP應(yīng)用運行在該鏡像實例化的容器內(nèi)。

2）模型配置

對OutdoorLightSensor子系統(tǒng)進行配置

代碼生成→ 接口→ external mode(外部模式)勾選上

硬件實現(xiàn)要配置為：Embedded Coder Linux Docker Container

配置XCP服務(wù)器，輸入目標(biāo)機的IP；

3）部署模擬

打開Linux運行時管理器

輸入配置信息，并Connect；如果之前并未連接過該Linux環(huán)境，Connect會失敗，需要點擊旁邊的Update Target，這步驟就是將模擬部署需要的鏡像matlab-ecoder-linuxruntime-image發(fā)送過去，這一步驟時間可能較長；如果之前連接過該Linux環(huán)境，進入該界面后會自動連接上；

配置，目標(biāo)APP在目標(biāo)Linux環(huán)境下的安裝位置；選擇一個僅自己使用的文件系統(tǒng)下就好；

點擊Creat&Deploy  Application Package，選擇子系統(tǒng)slx文件；三個子系統(tǒng)重復(fù)這個操作；

編譯子系統(tǒng)，生成mldatx文件，發(fā)送到Linux環(huán)境中，自動部署；

對Sensor這個app啟動Monitor&Tune，對Controller和Actuator這兩個app啟動 Start Application；將三個應(yīng)用都啟動，并觀測；

因在Actuator模塊中封裝了ara::log模塊，所以從log上可以看到對應(yīng)燈光狀態(tài)值為1；

修改Sensor模塊中輸入的lightData，使其大于5，從log中可以看出此時燈光狀態(tài)值變?yōu)榱?/span>1；

從Linux環(huán)境中也可以看出正在運行的matlab linux環(huán)境下的 ecoder image；

同樣，也可以查看上面三個模塊app對應(yīng)的進程。

04、小  結(jié)

本文詳細的剖析了一個AUTOSAR AP應(yīng)用層模型，想要全面揭示其AP架構(gòu)設(shè)計背后的邏輯與精髓，分析其各個核心元素含義，這些元素作為AUTOSAR AP模型構(gòu)建的基礎(chǔ)，包括但不限于軟件組件（SWCs）、服務(wù)、服務(wù)接口、通信Port以及數(shù)據(jù)管理機制（如客戶端-服務(wù)器模式的數(shù)據(jù)訪問）并且解析了與Simulink模型的對應(yīng)關(guān)系；

后面又搭建環(huán)境，部署應(yīng)用，測試了模型的邏輯性，這一過程不僅驗證了模型設(shè)計的正確性，也體現(xiàn)了AUTOSAR AP平臺在實際開發(fā)中的靈活性與高效性。

這個過程體現(xiàn)了AUTOSAR AP平臺的一種開發(fā)方法，基于MBD的開發(fā)帶來了一定的直觀性的便利，但在面對復(fù)雜的AUTOSAR AP元素配置時，其直接性仍有待提升。特別是當(dāng)涉及到大量細致的配置項時，MBD方法可能無法完全覆蓋所有細節(jié)，需要開發(fā)者結(jié)合文檔與經(jīng)驗進行手動調(diào)整；因此可選擇性的交流本文的開發(fā)思路，而非具體的配置項。