深入解析汽车ECU软件架构：分层剖析与功能详解

luming

1. 汽车ECU软件架构解析
1.1 ▣ 架构概览
随着汽车技术的飞速发展，ECU（Engine Control Unit，发动机控制单元）在汽车中的作用日益凸显。ECU软件架构作为其核心组成部分，直接关系到汽车的性能与安全性。ECU软件架构分为应用层、运行时环境和基础软件层，通过分层设计实现软硬件解耦，提高灵活性和可维护性。本文将深入剖析ECU软件架构的各个层次，包括应用层、中间层和基础软件层，帮助读者全面了解其工作原理与功能。



上图展示了AUTOSAR官网最新发布的传统AUTOSAR架构图。通过分层设计，AUTOSAR成功地实现了软硬件的解耦，类似于我们熟知的操作系统架构。这种分层架构使得软件架构更加通用化，从而提高了系统的灵活性和可维护性。

上图展示了一张全面的AUTOSAR架构图。接下来，我们将逐一深入探讨图中的每个组件模块。从图中可以看出，AUTOSAR架构主要划分为三个层次：应用软件层（APP）、实时运行环境（RTE）和基础软件层（BSW）。

1.2 ▣ 应用软件层（APP）
应用软件层（APP）是软件功能的核心，它负责存放逻辑代码。这一层次主要负责存放软件的逻辑代码，是整个软件功能的核心所在。它接收来自用户或系统层的指令，并执行相应的操作。由多个软件组件构成，支持复用性和灵活性。应用软件层与实时运行环境和基础软件层紧密协作，共同构建了一个高效、稳定的汽车软件系统。


应用软件层是软件功能的核心，它由多个软件组件（SWC）构成，这些组件协同工作以实现具体的应用功能。基于AutoSAR标准设计的SWC组件，不仅提高了上层应用软件的复用性，还增强了其灵活性。每个SWC都类似于一个.c文件，它们通过Port（端口）进行通信，而每个SWC内部则包含多个runable（运行实体），共同构成了高效且稳定的汽车软件系统。




1.3 ▣ RTE运行时环境
在汽车软件系统中，RTE运行时环境扮演着至关重要的角色。管理软件组件，提供统一接口和通信机制，隔离APP和BSW，支持跨ECU和ECU内部的通信。它负责管理应用软件层中的各个软件组件（SWC），确保它们能够高效、稳定地协同工作。通过提供统一的接口和通信机制，RTE为上层应用软件构建了一个可靠且灵活的运行时环境。


1.4 ▣ BSW基础软件
BSW基础软件在RTE运行时环境中扮演着至关重要的角色。管理硬件与软件之间的通信，替代微控制器的抽象功能。分层设计实现了不同ECU和硬件间的兼容性。它不仅为Runnables提供了稳固的运行支撑，还负责管理Ports之间的通信。通过触发Runnables的运行条件，以及支持S/RC/S port间的多样化通信方式，BSW确保了系统的高效运行和数据的准确传输。



BSW层次划分详解

BSW基础软件被精心划分为不同的层次，其中之一便是MCAL，即微控制器抽象层。这一层次的设计旨在为微控制器提供统一的接口，从而实现不同微控制器之间的无缝切换。通过MCAL，开发者能够更专注于业务逻辑的实现，而无需关心底层微控制器的具体细节。这一设计不仅简化了开发过程，还提高了系统的可移植性和兼容性。



1.5 ▣ MCAL微控制器抽象层

MCAL，即微控制器抽象层，是对硬件驱动的封装，涵盖了诸如CAN、ETH、SPI等外设驱动的封装，与特定芯片紧密相关。通常，开发人员会购买芯片原厂提供的MCAL软件包来使用。封装硬件驱动，简化开发。包含多个模块，如微控制器驱动、GPT、看门狗和MCU驱动等。






1\微控制器驱动

2\GPT：通用定时器驱动

3\看门狗驱动

4\MCU驱动

此外，还包括存储器驱动等模块，为微控制器提供高效的存储管理功能。通过这些模块的协同工作，MCAL微控制器抽象层为开发者提供了一个稳定、可靠的开发环境