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CN101946234A - 机动车辆控制装置 - Google Patents

机动车辆控制装置 Download PDF

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CN101946234A
CN101946234A CN2008801268509A CN200880126850A CN101946234A CN 101946234 A CN101946234 A CN 101946234A CN 2008801268509 A CN2008801268509 A CN 2008801268509A CN 200880126850 A CN200880126850 A CN 200880126850A CN 101946234 A CN101946234 A CN 101946234A
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CN
China
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control device
motor vehicles
autosar
module
vehicles control
Prior art date
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Pending
Application number
CN2008801268509A
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English (en)
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弗兰克·彼特·波汉姆
安德鲁·赫尔根汉
史蒂芬·索恩科蒂波特
罗伯特·米奇克
洛奇·莫里奇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
OpenSynergy GmbH
Original Assignee
OpenSynergy GmbH
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    • G06F9/06—Arrangements for program control, e.g. control units using stored programs, i.e. using an internal store of processing equipment to receive or retain programs
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    • G06F9/455—Emulation; Interpretation; Software simulation, e.g. virtualisation or emulation of application or operating system execution engines
    • G06F9/45533—Hypervisors; Virtual machine monitors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W50/00—Details of control systems for road vehicle drive control not related to the control of a particular sub-unit, e.g. process diagnostic or vehicle driver interfaces
    • B60W50/06—Improving the dynamic response of the control system, e.g. improving the speed of regulation or avoiding hunting or overshoot
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Abstract

本发明公开一种机动车辆控制装置，包括：微核；多个实体；和软件总线，实体通过软件总线彼此通信并且与内核通信，其中一个或多个实体分别地表示汽车开放型系统体系结构的基础软件的一个或多个模块。本发明尤其根据在基于微核的体系结构上表达汽车开放型系统体系结构的想法。因此，根据本发明的机动车辆控制装置能够例如链接信息娱乐应用程序与基于汽车开放型系统体系结构的应用程序。

Description

机动车辆控制装置
技术领域
汽车开放型系统体系结构
汽车开放型系统体系结构(Automotive Open System Architecture，简称AUTOSAR)是一个国际协定，其目的在于建立一个机动车辆中的电动/电子的体系结构的开放标准。各成员方是不同的汽车制造商和电子部件的供应商。
背景技术
汽车开放型系统体系结构(AUTOSAR)格外地致力于如下以及其他的问题：
-重要系统功能的标准化
-可量测性
-车辆网络中功能的可再定位性(relocatability)
-不同制造者的软件的整合和可更换性
-所谓的COTS软件的支持
自从2006年的年中，规格说明V2.0.1已经存在并且可以从www.autosar.org阅读和下载。
汽车开放型系统体系结构(AUTOSAR)尤其包括如下技术特征：
-汽车开放型系统体系结构(AUTOSAR)对汽车工业中软件开发的方法、工具、架构以及功能模块进行标准化。
-汽车开放型系统体系结构(AUTOSAR)确定基于部件的途径。应用程序(applications)被封装(encapsualted)在部件中。部件通过定义的(通信)机制基本上与在下面的基础结构(硬件和接近于硬件的软件)分隔。
-在汽车开放型系统体系结构(AUTOSAR)中定义的系统体系结构模型(指定的虚似功能总线Virtual Functional Bus-简称VFB)能够表达汽车整体系统必要的部件和其独立于其整合站点(控制单元)的通信结构。
-汽车开放型系统体系结构(AUTOSAR)定义的用于控制单元的软件体系结构特征在于彼此依赖的三个主要层。最低的主要层被称为汽车开放型系统体系结构(AUTOSAR)基础软件并且从在下面的硬件提取。最上的主要层包括实际应用程序部件。中心的主要层(运行时间工作平台Run Time Environment-简称RTE)在应用程序层和基础软件之间通信。
-汽车开放型系统体系结构(AUTOSAR)基础软件包括多个模块，其依次属于不同次层(层)和堆栈。
-三个成层的汽车开放型系统体系结构(AUTOSAR)系统体系结构能够配置到高级：
-VFB视图的部件可以被配设到不同的具体整合平台(控制单元)。VFB视图的交换信号可以根据部件与控制单元的配设关系被配设到总线系统具体范例。
-根据整合的应用程序的类型和数量的功能，基础软件和RTE也同样被配置和整合。这意味着不是全部模型或者不是全部指定的模块特征不得不被整合在具体执行中。
-汽车开放型系统体系结构(AUTOSAR)基础软件包括：
-用于通过专用汽车总线系统通信，诸如CAN、拐射线和LIN总线的模块，
-用于应用程序和系统参数的持久性存储的模块，
-用于与传感器和用于与工作平台交互作用的执行机构(actuators)通信的模块，
-用于在汽车系统中误差管理的模块，和
-用于管理系统的模块。
-基础软件的特定模块是操作系统AUTOSAR OS。其是OSEK OS的扩展系统，通过其机制AUTOSAR OS能够设计由时间控制的系统、划分软件和监控软件的时间特性。
-汽车开放型系统体系结构(AUTOSAR)基础软件的体系结构和操作系统AUTOSAR OS事实上为模块化(modular)作准备，但是最终地仍然单片执行(monolithic implementation)。
-在基础软件的指定的模块的情况下，可能建立汽车功能专用的软件系统，还具有实时需求。可以用其建立的应用程序安装在驱动装置、舒适系统或者副驾驶的区域中。
发明内容
然而汽车开放型系统体系结构伴随如下缺点：
-汽车开放型系统体系结构不规定用于来自多媒体、信息娱乐领域的应用程序以及将移动设备整合进入汽车的任何指定方法、机制和模块。
-由于汽车开放型系统体系结构基础软件的体系结构，难以插入另外的汽车和非汽车通信通道，诸如MOST、以太网、蓝牙或者USB，其对于多媒体/信息娱乐领域是必要的。
-不可能将可以不是实时使用的传输协议，诸如TCP/IP，嵌入汽车开放型系统体系结构基础软件。
-汽车开放型系统体系结构不支持使用访客操作系统。
本发明的目的是提供一种机动车辆控制装置，其基于汽车开放型系统体系结构标准并且还消除或者减少上述缺点。
本发明在独立权利要求中说明。本发明有利的实施方式在从属权利要求中表明。
根据本发明，提供一种机动车辆控制装置，包括：
微核
多个实体；和
软件总线，实体可以通过软件总线彼此通信并且与内核通信，
其中，一个或多个实体分别地表示汽车开放型系统体系结构基础软件的一个或多个模块。
根据本发明提供另外一种机动车辆控制装置，包括用于控制多个应用程序的软件，其中软件具有如下层：
应用程序层，具有多个应用程序；
基础软件层，具有第一多个基于汽车开放型系统体系结构的基础服务和第二多个独立于汽车开放型系统体系结构的基础服务，以执行应用程序；
匹配层，具有配设给第一多个基础服务的至少第一运行时间工作平台，和配设给第二多个基础服务的第二运行时间工作平台，其中匹配层连接应用程序层和基础软件层；和
具有微核的操作系统层。
本发明尤其根据表达基于微核的体系结构上的汽车开放型系统体系结构体系结构的想法。
微核是最小的操作系统构造，为了执行操作系统服务微核使机制有效。这大致包括：
-管理地址空间，
-提供和管理用于分隔程序部分和它们的线程管理的机制，和
-用于在程序部分(进程间通信Inter-Process-Communication，简称IPC)之间通信的机制。
微核尤其包括如下技术特征：
-仅仅微核在特许的“内核”模式中运行，其可以使用和利用处理器的全部指令和可能性。全部其他程序部分在“用户”模式中运行，仅分配对处理器资源的受限访问权。这个方案本身面向高度的安全性，因为全部权力仅分配给机密内核，并且机密内核监视系统的全部其他实体。
-除了微核外，必需的操作系统的部件，诸如用于应用程序的驱动器、协议、服务，作为服务器存储在分隔实体中。参见图2，这些实体在下面被指定为“结构单元”。
-应用程序还同样被表示为结构单元。
-通过IPC机制发生结构单元之间的通信。往往，这个IPC机制还被指定为软件总线，因为被连接的结构单元彼此如通过总线系统通信。
-微核操作系统的典型代表是QNX或者L4执行。
本发明因而使有效扩展体系结部件为可能，不用不得不违反汽车开放型系统体系结构标准。
而且，通过虚似化加上AUTOSAR OS使基于微核的体系结构能够操作一个或多个访客操作系统。
虚似化被理解为意味着软件技术中完全不同的方案，其共同点在于，从不同的物理资源中提取。这个提取的具体类型命名为管理程序或者虚似机器监视器(Virtual Machine Monitor，简称VMM)并且可能在一个处理器上运行一个或不同操作系统的多个程序。这些程序被称作访客操作系统。
基于微核的操作系统本身是用于虚似的访客操作系统的良好的整合平台，因为分隔已经通过结构单元的概念发生。在结构单元中作为服务器执行的管理程序不影响其余软件工作平台。
虚似的访客操作系统在来自工业自动化和移动设备(移动电话)领域中的嵌入式系统的范围中已知。那里使用的这个技术，为了将受硬性实时需求支配的软件部分与仅是软性或者没有实时需求的部分分开。
另外，根据本发明的机动车辆控制装置可能结合由时间控制的和由事件控制的系统。
汽车软件系统往往是由时间控制的。这意味着在特殊的预置时间处执行软件系统的功能。与这个相反，当特殊的预置事件发生时在由事件控制的系统中执行功能。
与由事件控制的系统相比，由时间控制的软件系统的优点包括定数论(in determinism)。系统可以被设计以使时时刻刻都清楚在进行哪个功能(单独的)。系统负载可以因此被设置从而时时刻刻平衡。这在纯粹由事件控制的常规系统中是不可能的，因为事件发生的时刻通常是未知的。这可能在特殊的时刻导致负荷峰值，整体系统必须为此而设计。
而且，目前在汽车工程中软件应用开发常常借助诸如Matlab/Simulink工具以基于模型的方式产生。这些工具支持时间上同步的系统的模块化，这些系统可以作为由时间控制的软件系统被执行。
本发明可以使用由时间控制的系统的这些优点，而不用同时不得不放弃(dispense with)由事件控制的系统的执行。
例如，CAN总线系统基本上是由事件控制的。这意味着将有事件控制总线被隔离和在软件中的时间控制软件被隔离。在仅仅这个总线系统的情况下，在控制单元限制之上完全地由时间控制的系统是不可能。然而，本发明使汽车控制装置中的CAN总线系统与由时间控制的系统的结合成为可能。
例如，CAN总线系统因此可以结合拐射线(FlexRay)总线系统。拐射线总线系统具有同步的通道并且为其连接网点(控制单元)提供可以自身同步到的全局时间。这意味着完全地时间同步的/时间控制的系统是可能。全部被连接的控制单元或者其软件具有相同时间，该时间用作针对功能性的时间控制触发的基础。
总体上，根据本发明的机动车辆控制装置使诸如链接信息娱乐应用程序与基于汽车开放型系统体系结构的应用程序成为可能。而且，根据本发明的机动车辆控制装置能够使用虚似的访客操作系统以分隔具有不同功能与非功能特性的软件部分。另外，能够在单个软件平台上连接汽车开放型系统体系结构和虚似的访客操作系统。而且，能够整合具有不同结构的分系统和其上的功能和非功能需求、基于处理器的硬件。
在本发明的示例实施方式的帮助下详细说明这些和其他特征。
附图说明
图1显示根据本发明的实施方式的基本体系结构。
图2总体地显示在基于微核(microkernel-based)的体系结构中的软件总线、内核(kernel)和结构单元(building block)。
图3显示汽车开放型系统体系结构(AUTOSAR)基础软件(左侧)的模块与结构单元(右侧)的配设关系。
图4显示用于表达在微核系统上的汽车开放型系统体系结构(AUTOSAR)基础软件和具有汽车开放型系统体系结构(AUTOSAR)工具链的工具的接合的配置和产生。
图5显示安装在不同控制单元上的不同的应用程序的部件之间的典型的通信情景(scenario of a communication)。
图6显示通信堆栈(COM堆栈)的汽车开放型系统体系结构(AUTOSAR)模块的可能划分和通信关系(虚线)。
图7显示通信堆栈(Com堆栈)划分成两个彼此完全地分隔的分区，表达通信关系(虚线)。
图8示意性显示基于汽车开放型系统体系结构(AUTOSAR)的控制装置与基于微核的体系结构上的独立于汽车开放型系统体系结构(AUTOSAR)的信息娱乐片系统的整合。
图9a(抽象)和图9b(具体)显示基于汽车开放型系统体系结构(AUTOSAR)的模块(AR1-AR3)和基于微核的体系结构中的独立于汽车开放型系统体系结构(AUTOSAR)的模块(Inf1-Inf3)之间的通信关系。
具体实施方式
基本原理
图1显示根据本发明的实施方式的车辆中控制单元的软件体系结构。这个体系结构基本上在四个层之间区分：
-应用程序层，
-基础软件层，其从硬件中提取并且提供基本服务，
-可配置的匹配层(configurable adaption layer)-运行时间工作平台(Run Time Environment-简称RTE)，其连接应用程序和基础软件，和
-基本操作系统层，其通过微核(microkernel)进行提供。
图1还显示垂直划分：
-右侧包括可以实时使用的汽车应用程序和由汽车开放型系统体系结构(AUTOSAR)模块覆盖的基础软件部件，和
-左侧包括在汽车多媒体或者信息娱乐(infotainment)应用程序中使用的应用程序和基础软件部件。
在图1中图示的体系结构能够整合具有不同结构的分系统和在其上的功能和非功能需求、基于处理器的硬件。
根据本发明的实施方式，汽车开放型系统体系结构(AUTOSAR)基础软件的单片体系结构(monolithic architecture)表示在基于微核的体系结构上并且这被用作执行汽车开放型系统体系结构(AUTOSAR)基础软件(参见图1，附图标记1)。
这个产品具有多个优点：
-其支持软件的模块化。
-其支持由汽车开放型系统体系结构(AUTOSAR)指定的软件系统的基于部件的设计。
-其支持故障软件和副作用的效果最小化。
-其揭开以简单和定义明确的方式整合额外的、目前不被AUTOSAR体系结构考虑的基础软件模块的可能性。
-其揭开在硬件平台上整合汽车开放型系统体系结构(AUTOSAR)和虚似访客操作系统(virtualized guest operating system)的可能性，并且因而利用来自用于整体系统的多个运行时间工作平台的优点。
-其使得通过专用规则控制对资源的访问成为可能。
表达和执行的这个进程可以是自动的。
在表达和执行中，尤其考虑如下准则并且体现如下特征：
-用于表达结构单元上的汽车开放型系统体系结构(AUTOSAR)模块的准则。
-用于工具支持(tool-supported)表达的进程的定义。
-系统、结构单元和结构单元之中模块范例的静态配置。
-在图1的体系结构的不同运行时间系统中的系统、结构单元和模块范例的动态配置和升级(dynamic configuration and updates)。
-用于结构单元规则(policies)的准则。
-在由时间控制的系统中基于微核的体系结构中的结构单元或者各自线程的同步化。
-基于微核的体系结构对例如在拐射线系统(FlexRay systems)中的外部时针(external clocks)的同步化。
根据本发明的实施方式，汽车开放型系统体系结构(AUTOSAR)的可配置的匹配层RTE还应用到其他运行时间工作平台(参见图1，附图标记3)。在图1的体系结构的具体情况下，这意味着：
-为信息娱乐工作平台引进RTE，其分隔信息娱乐应用程序与信息娱乐基础软件(在体系结构中左侧)，
-RTE跟随与汽车开放型系统体系结构(AUTOSAR)RTE相同的要求和规格(specifications)，
-体系结构的右侧和左侧的两个RTEs基本上能够通过微核的IPC机制彼此通信，
-体系结构的右侧和左侧的应用程序可以因此通过RTE的标准机制彼此通信，
-体系结构的右侧和左侧的应用程序可以在确定的限制内可再定位(relocatable)，即，由于其机制，右侧的应用程序基本上可以整合到左侧，并且，反之亦然，和
-高级功能可以分别地由两侧的软件元件部件并且因而利用两侧的特定特性。
在图1中，两个运行时间工作平台被图示。然而，还可以提供另外的运行时间工作平台。全部运行时间工作平台可以被具体化用于通过微核的IPC机制彼此通信。
软件的模块化
根据本发明的实施方式，汽车开放型系统体系结构(AUTOSAR)基础软件的单片体系结构的个体的模块被表示在基于微核的体系结构的结构单元上(参见图3)。每个结构单元具有服务器的作用，即，每个结构单元提供用于全部其它的服务。作为服务输出到“外部”的模块规格(module specifications)的APIs为此传输到相应的IPC机制。当随后的机制被明确限定时，这个匹配可以以自动的方式发生。
在配设的进程中，基本上对在公共(common)结构单元上表示的模块做出决策。基本上，具有如下变化：
-汽车开放型系统体系结构(AUTOSAR)基础软件的每个模块在结构单元中执行。在这种情况下，模块之间的任何通信通过IPC机制发生。这个变化不是优选，因为其相对地“昂贵”；每个汽车开放型系统体系结构(AUTOSAR)模块必须被设计为服务器，每次通信通过另外的间接装置(additional indirections)发生。
-汽车开放型系统体系结构(AUTOSAR)基础软件的总体(entirety)表示在结构单元中。基础软件之中的通信通过在汽车开放型系统体系结构(AUTOSAR)中描述的机制发生。与其他结构单元，例如密封汽车开放型系统体系结构(AUTOSAR)部件的这些结构单元的通信，通过IPC机制发生。这个变型因此构成虚似汽车开放型系统体系结构(AUTOSAR)系统。然而，在这里极大程度地失去模块化基于微核体系结构的优点。
-优选变型显示在图3中并且是先前极值(the preceding extremes)的折衷。可以表示结构单元上的汽车开放型系统体系结构(AUTOSAR)基础软件的共同地多个模块和仅仅个体的模块。这个变型是优选的，因为其即强调了模块化又考虑通过在微核体系结构上的表达的额外费用。
根据本发明，没有为表达在结构单元上的模块设置通常有效的、能够以闭合的形式表达的表达规则。然而，根据本发明优选实施方式的准则可以是：
-结构单元的数量的最小化：这使其符合(correspondence)汽车开放型系统体系结构(AUTOSAR)一致性类别(conformance classes)ICC1、ICC2或者ICC3。
-逻辑地、功能地合成整体(belong together)的群集(clusters)：汽车开放型系统体系结构(AUTOSAR)存储栈(memory stack)的模块具有与其他汽车开放型系统体系结构(AUTOSAR)模块相对少的交互作用并且因此可以结合到一个结构单元。
-商业地合成整体(belong together)的群集(clusters)：I/O硬件抽象的模块和其他I/O相关模块商业地由一个公司提供并且因此也封装在一个结构单元中。
-由于安全性方面形成的群集(clusters)：例如，CAN通信堆栈的模块与在不同结构单元上的表达的拐射线(FlexRay)通信堆栈模块彼此分隔。
-形成在现有传统(legacy)软件基础上的群集(clusters)。
-其它准则。
基于部件的途径
汽车开放型系统体系结构(AUTOSAR)软件部件封装在结构单元中。在汽车开放型系统体系结构(AUTOSAR)软体部件的表达中，适用如对于结构单元上模块的表达相同的考虑(参见以上)。模块汽车开放型系统体系结构(AUTOSAR)RTE的机制表示在软件总线的机制上以及在分隔结构单元中可能的额外功能上。
误差影响和副作用的最小化
结构单元的极限可以基本上也是分隔的软件分区的极限。结构单元在这里可以具有不同的特许。在这种情况下，结构单元可以不彼此相互地影响，在各自的结构单元中的次系统分别地对其他毫无所知。在各其他软件分区中不期望副作用。
误差和误差影响可以被封装在结构单元中。在一个结构单元中的致命故障对另一个没有影响。因此，误差作用链(active chain)可以被有效地中断。
结构单元可以在故障后单独地再次启动。这个可能性原则上增加系统的可靠性和可用性。
另外的模块的整合
结构单元的概念形成用于整合另外的模块的简单机制。这个另外的功能本身独立于汽车开放型系统体系结构(AUTOSAR)基础软件的剩余模块存在。这些另外的模块通过其服务器界面将服务导出到外部。在汽车开放型系统体系结构(AUTOSAR)基础软件的模块上通过扩充利用这些服务。扩充的RTE能够，例如，使MOST通信堆栈的功能可用于汽车开放型系统体系结构(AUTOSAR)软件部件。
汽车开放型系统体系结构(AUTOSAR)和虚似的访客(guest)操作系统
在基于微核的操作系统中的汽车开放型系统体系结构(AUTOSAR)可以与访客操作系统结合。这里整体系统利用标准汽车开放型系统体系结构(AUTOSAR)体系结构的优点和(例如同样标准化的)访客操作系统的优点。汽车开放型系统体系结构(AUTOSAR)在这里以上述方式执行。访客操作系统通过在结构单元中执行的管理程序(hypervisor)整合。
超出汽车开放型系统体系结构(AUTOSAR)基础软件的已经存在的功能的可以实时使用的驱动器(driver)在另外的结构单元中执行。现在功能性可以通过IPC通信访问。在同时地访问访客操作系统和扩展的汽车开放型系统体系结构(AUTOSAR)模块的情况下，需要另外地执行规则，从而确保整体系统的时间特性、安全性和完整性。
自动化
当发现合适的表达规定时，由于上述的难题和自由度，表达进程被设计为能够被配置。表达规则因此能够被每一项目(project)选择。结构单元的一系列下游配置和结构单元之中的模块的一系列下游配置由汽车开放型系统体系结构(AUTOSAR)模块与结构单元的配设关系产生。包括配置和产生步骤的可配置的表达进程必须通过工具支持。最小组的工具包括配置编辑器、界面发生器和结构单元发生器。汽车开放型系统体系结构(AUTOSAR)模块“BSW调度程序”的功能还由配置/产生进程建立。工具被整合进汽车开放型系统体系结构(AUTOSAR)工具链。参见图4。
配置编辑器
配置编辑器使之成为可能：
-在结构单元上的汽车开放型系统体系结构(AUTOSAR)模块的表达，
-(汽车开放型系统体系结构(AUTOSAR)模块到结构单元的自动和半自动配设)表达规则的描述，
-汽车开放型系统体系结构(AUTOSAR)模块的API到关联的结构单元的已输出的IPC界面的表达，
-已输出界面的特性的描述(建立)，
-在微核系统的线程(threads)上的汽车开放型系统体系结构(AUTOSAR)模块的“可调度目的”的表达，
-线程(threads)优先的分配，
-调度(线程的流程顺序)的建立，
-同步化机制和对独占资源(中断闭锁、信号量等等)的原子访问(atomic accesses)的执行的分配，和
-对结构单元特定访问的特定规则的分配。
这里实际配置基本上可以自动地、半自动地或者手动地发生。
配置编辑器访问数据库，其中：
-包括到待配设的汽车开放型系统体系结构(AUTOSAR)模块的链接，和
-到APIs、“可调度目标”和其它将被执行的特性(例如同步化点、对资源的独占访问)的链接。
配置结果被写入数据库。
界面发生器(Interface generator)
界面发生器以页眉文件(header files)的形式产生每个结构单元必要的IPC界面。界面发生器访问配置进程的结果，但是特别地：
-在每个结构单元已输出界面上汽车开放型系统体系结构(AUTOSAR)模块的APIs表达的结果，和
-IPC界面的特性描述。
结构单元发生器(building block generator)
结构单元发生器产生软件总线、结构单元的整合封装和“BSW调度程序”模块的功能。然而，特别地，结构单元发生器访问配置进程的结果到：
-汽车开放型系统体系结构(AUTOSAR)模块的表达到结构单元的结果，
-结构单元IPC界面结构和特性的描述，
-关于必需线程、其优先和调度的信息，
-线程功能的分配，
-结构单元的特殊规则的分配，和
-用于同步化和用于访问独占资源的执行指示。
产生的软件总线是涉及的结构单元之间的全部IPC通信的总体。在结构单元包含基础软件的模块的情况下，整合封装在结构单元的界面和汽车开放型系统体系结构(AUTOSAR)模块范例的已输出APIs之间通信。在结构单元包含应用程序的情况下，整合封装是被执行的汽车开放型系统体系结构(AUTOSAR)RTE。BSW调度程序模块的功能性分隔地产生用于结构单元之中的每个汽车开放型系统体系结构(AUTOSAR)模块范例。
额外工具
可以考虑额外工具以支持表达搜索法(the representation heuristics)。分析工具可以例如考虑在汽车开放型系统体系结构(AUTOSAR)模块到结构单元的分配中的时间特性(temporal behaviour)。
扩展
汽车开放型系统体系结构(AUTOSAR)以软件的静态配置为出发点。这意味着在运行时间的开始处软件的配置是固定的。可以考虑将上述出现的系统扩展到动态的、即在运行时间处执行的配置。
在控制单元的生命期过程中，用于动态配置的一种有针对性的应用情况是软件的更新。微核体系结构的固有模块化有利于这种应用情况的执行。
操作系统AUTOSAR OS
基于微核的操作系统是操作系统并且因此提供至少一组通常认可基本功能。在这方面，技术上基本上可能表示在基于微核的操作系统上的AUTOSAR OS的基本功能。
这个基本功能性的表达已经提供了在实现中的一些自由度。AUTOSAR OS的规格说明提供了适应一个系统到另一个的系统的匹配层的可能性。然而，这后面的基本原理，更多地对应于单片结构的基本原理而更少对应于模块化微核系统的基本原理。这个可能性因此被排斥。
代替这个，根据本发明的实施方式，为了表示AUTOSAR OS所需的功能性，隐含地(implicitly)利用微核系统的特性。例如，AUTOSAR OS的对象“任务”是利用现存对象“任务/保护域”或者各自地“线程”来隐含地表示。
而且，非平凡问题(non-trivial)出现在依靠微核操作系统的AUTOSAROS功能性的表达中。这包括：
-外部或者全局时间(global time)的时间同步化，和
-对线程/任务和总的(时间)进程的预定时间特性的监控。
AUTOSAR OS所需要的特定的软件分区的存储器区域的监控主要地通过微核系统存在。由微核监视的特定的存储器区域被分配给结构单元。
从在由时间控制的和由事件控制的系统上的上述论述可知，必定伴随着链接到拐射线总线的控制单元的操作系统必须提供能够将自身与全局时间同步的可能性。只有在这种情况下，在控制单元极限上的完全地同步的/由时间控制的系统才可能。
在同步状态中，控制单元1能够在一个特殊的时刻输送信息到总线系统(拐射线)的保留的同步槽，其然后可以在相同或者另一个固定时刻被另一个控制单元2接收并且进一步处理。
(在由总线提供的拐射线中)的全局时间和连接网点的时间之间的同步化将连续地发生。通过系统(硬件和软件)的技术限制，时间的抖动(jitter)和散度(divergence)是可能的。
汽车开放型系统体系结构(AUTOSAR)从汽车开放型系统体系结构(AUTOSAR)操作系统请求与外部和全局时间的同步化的可能性。操作系统与全局时间的同步化是非平凡问题。一般地，与操作系统的调度程序的匹配是必要的。“标准”的基于微核的系统为此一般不提供标准机制。这意味着基于微核的系统的调度机制通过与外部或者全局时间的同步的可能性被扩展。而且，调度程序根据(绝对或者相对于特定全局时间的)时间方案通过循环或非循环运行线程或者任务的可能性被扩展。
在微核系统的结构单元上的模块的表达的示例
情景
图5显示在汽车系统中的典型的通信情景。不同控制单元的应用程序部件通过其经外部总线或者内部地交换信号而彼此通信。
在控制单元1的表达中图示的通信堆栈对应基础软件的AUTOSAR体系结构。图示用于通过CAN总线或者拐射线总线通信的必要的模块。
图5显示用于通过不同总线通信的共同使用模块，也就是，Com模块和Pdu路由器模块PduR：
-控制单元1的应用程序部件1能够通过CAN总线与应用程序构件6通信。
-控制单元1的应用程序部件5能够通过拐射线总线与应用程序构件7通信。
-应用程序部件App-Comp 1-3由一个供应商供应，并且部件App-Comp4和5由第二个供应商供应。
通信堆栈的简单表达
图6显示图5中图示的情景的第一可能表达。应用程序部件App-Comp1-3或者4-5被封装在单独的结构单元中(结构单元#1或者#2)，作为分别地来自不同供应商的部件。对应必要的界面，用于部件App-Comp1-3或者4和5的“RTE”确保各自与软件总线的接合。这个应用既用于服务或者有效信号又用于所需的服务和信号。
基础软件Com模块的模块确保对于全部总线应用程序部件信号转换具有相应的调度的各自的总线的信息。由于其是由全部总线类型和范例使用的模块，因此其在分隔构件块(#5)中执行。
基于不同的理由，各自的总线类型(这里指CAN总线和拐射线总线)在单独的结构单元中被执行：CAN总线和拐射线总线具有非常不同行为的特性；另外，Can或者各自的拐射线模块可以潜在地来自不同供应商。
模块Pdu路由器在这个模块表达中完全地消失。(从特定总线系统的Com模块到模块堆栈)的模块的路由选择特性(routing characteristic)可以被软件总线或者微核的各自的IPC机制完全地覆盖。
示例的通信堆栈
图7显示图5图示情景的可选实施方式。应用程序部件以如先前部分所述的方式表示。
与先前部分的解决方案的差别在于通信堆栈的不同表达。在图7的解决方案中，具有用于不同总线系统的各自的完整堆栈。对比先前解决方案，不再具有用于汽车开放型系统体系结构(AUTOSAR)模块Com的划分范例，而是针对不同总线系统分别具有Com模块的特定范例。根据Com模块的特定的特性，这是可能的。特性可以通过消息(消息或者协议数据单元(PDU))配置。然而，不同总线系统在每个情况中使用不同PDUs。然而，这还意味着可以针对不同总线系统产生Com模块的不同配置范例。
这个途径还可以被应用到总线系统的不同的范例。
信息娱乐基础软件的执行示例
信息娱乐系统的基础软件可以例如通过“嵌入式Linux”系统或者微软AUTO系统执行。

Claims (20)

1.一种机动车辆控制装置，包括：
微核；
多个实体；和
软件总线，所述实体能够通过所述软件总线彼此通信并且与所述微核通信，
其中，一个或多个所述实体分别地表示AUTOSAR基础软件的一个或多个模块。
2.根据权利要求1所述的机动车辆控制装置，其中，每个实体具体化为服务器，从而使其他实体访问其服务成为可能。
3.根据权利要求1或2所述的机动车辆控制装置，其中，AUTOSAR基础软件的模块的APIs由所述实体之间的相应的IPC机制表示。
4.根据上述任何一项权利要求所述的机动车辆控制装置，其中，至少一个实体提供由时间控制的系统，并且至少一个其他实体提供由事件控制的系统。
5.根据权利要求4所述的机动车辆控制装置，其中，所述由时间控制的系统由拐射线总线形成，并且所述由事件控制的系统由CAN总线形成。
6.根据上述任何一项权利要求所述的机动车辆控制装置，其中，所述模块根据一个AUTOSAR一致性类别表示在所述实体上。
7.根据上述任何一项权利要求所述的机动车辆控制装置，其中，所述AUTOSAR基础软件的存储栈的模块由一个所述实体表示。
8.根据上述任何一项权利要求所述的机动车辆控制装置，其中，AUTOSAR基础软件的I/O相关模块由一个所述实体表示。
9.根据上述任何一项权利要求所述的机动车辆控制装置，包括至少一个访客操作系统，其被配设给一个所述实体并且因此整合到所述机动车辆控制装置中。
10.根据权利要求9所述的机动车辆控制装置，其中，借助由一个所述实体执行的管理程序，所述访客操作系统整合到机动车辆控制装置中，作为虚似化的访客操作系统。
11.根据上述任何一项权利要求所述的机动车辆控制装置，其中，一个或多个所述实体执行所述AUTOSAR操作系统。
12.根据上述任何一项权利要求所述的机动车辆控制装置，包括可以实时使用的一个或多个驱动器，其通过一个或者多个所述实体被共同地或者分别地执行。
13.根据上述任何一项权利要求所述的机动车辆控制装置，其中，一个或多个所述实体执行汽车信息娱乐服务。
14.根据上述任何一项权利要求所述的机动车辆控制装置，其中，一个或多个实体提供MOST、以太网、蓝牙和/或USB界面。
15.用于在根据上述任何一项权利要求所述的机动车辆控制装置的实体上表达AUTOSAR基础软件的模块的工具，所述工具包括：
用于确定AUTOSAR基础软件模块如何表示在所述实体上的装置；
用于产生实体的IPC界面的装置；和
用于产生总线和基础软件调度程序模块的装置。
16.一种机动车辆控制装置，包括用于控制多个应用程序的软件，其中，所述软件具有如下层：
具有多个应用程序的应用程序层；
基础软件层，具有第一多个基于AUTOSAR的基础服务和第二多个独立于AUTOSAR的基础服务，以执行所述应用程序；
匹配层，具有配设到所述第一多个基础服务的至少第一运行时间工作平台，和配设到第二多个基础服务的第二运行时间工作平台，其中，所述匹配层连接所述应用程序层和所述基础软件层；和
具有微核的操作系统层。
17.根据权利要求16所述的机动车辆控制装置，其中，用于彼此通信的所述运行时间工作平台通过所述微核的IPC机制具体化。
18.根据权利要求17所述的机动车辆控制装置，其中，所述应用程序的第一部分被配设到所述第一运行时间工作平台，并且所述应用程序的第二部分被配设到所述第二运行时间工作平台，并且其中，所述应用程序能够通过所述第一和第二运行时间工作平台彼此通信。
19.根据权利要求16至18任何一项所述的机动车辆控制装置，其中，所述第一多个基础服务被具体化用于执行能够实时使用的控制应用程序。
20.根据权利要求16至19任何一项所述的机动车辆控制装置，其中，所述第二多个基础服务被具体化用于执行信息娱乐应用程序。
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