基于CANoe和Visual Studio實(shí)現(xiàn)Classic和Adaptive AUTOSAR應(yīng)用層調(diào)試

伴隨“軟件化”和“敏捷化”的推進(jìn)，從基于域（Domain）架構(gòu)到基于區(qū)域（Zonal）架構(gòu)的發(fā)展，亦或OEM成立軟件中心參與軟件開發(fā)與集成，均面臨復(fù)雜控制器軟件的整合。傳統(tǒng)開發(fā)大多采用Lauterbach或iSYSTEM等與CANoe結(jié)合實(shí)現(xiàn)在真實(shí)控制器上的調(diào)試工作；如今域控器、區(qū)域控制器和車載“電腦”中軟件將由多方獨(dú)立并行開發(fā)集成，故在開發(fā)階段大部分時(shí)間內(nèi)將面臨：無(wú)硬件或因耦合軟件由第三方開發(fā)而無(wú)法實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)調(diào)試或測(cè)試工作。在面對(duì)復(fù)雜控制器軟件系統(tǒng)時(shí)，CANoe可在虛擬環(huán)境實(shí)現(xiàn)軟件系統(tǒng)的調(diào)試和測(cè)試工作，Visual Studio（簡(jiǎn)稱VS）或許是虛擬環(huán)境下進(jìn)行Classic AUTOSAR和Adaptive AUTOSAR中C/C++軟件系統(tǒng)調(diào)試與編譯的“利器”。

圖1：分布式軟件調(diào)試與測(cè)試工具鏈

在軟件系統(tǒng)開發(fā)過程中，因軟件系統(tǒng)虛擬運(yùn)行環(huán)境部署困難，內(nèi)部變量調(diào)試成了測(cè)試、修正語(yǔ)法錯(cuò)誤和邏輯錯(cuò)誤阻礙了開發(fā)測(cè)試效率。過往大多汽車工程師將CANoe僅當(dāng)做總線工具或HiL平臺(tái)，隨著Vector的CANoe4SW被整合進(jìn)CANoe后，CANoe/CANoe4SW可實(shí)現(xiàn)C、C++和Python軟件系統(tǒng)的測(cè)試，同時(shí)結(jié)合針對(duì)AUTOSAR軟件虛擬化工具vVIRTUALtarget配合Visual Studio，從開發(fā)早期可介入車載軟件系統(tǒng)運(yùn)行的調(diào)試，并使得后期持續(xù)有質(zhì)量的“虛擬”黑盒交樣成為了可能。本文就CANoe耦合VS在單機(jī)環(huán)境下實(shí)現(xiàn)AUTOSAR應(yīng)用層調(diào)試做簡(jiǎn)要說(shuō)明，相關(guān)工具見下表1。

調(diào)試Classic AUTOSAR SWCs中的C代碼

得益于vVIRTUALtarget對(duì)于Classic AUTOSAR的BSW Emulation功能，開發(fā)人員可在單個(gè)SWC開發(fā)完成之后對(duì)其進(jìn)行調(diào)試，隨著開發(fā)的進(jìn)度進(jìn)行，更多的SWCs可以被整合虛擬化并統(tǒng)一驗(yàn)證。在創(chuàng)建Classic SWCs虛擬化軟件系統(tǒng)的過程中，與之相匹配的Visual Studio工程也會(huì)被同步生成，用作在CANoe中調(diào)試軟件系統(tǒng)的工程項(xiàng)目。

圖2 | vVIRTUALtarget支持Classic AUTOSAR的BSW Emulation

在調(diào)試之前只需要在CANoe中加載Classic SWCs虛擬軟件系統(tǒng)并在Visual Studio中把調(diào)試器加載到特定的進(jìn)程，在CANoe中啟動(dòng)measurement即可開始調(diào)試軟件系統(tǒng)。

圖3 | 在Visual Studio中把調(diào)試器加載到被測(cè)系統(tǒng)進(jìn)程中

CANoe與Visual Studio配合調(diào)試可以快速訪問ECU中的內(nèi)部參數(shù)，利用Visual Studio豐富的調(diào)試功能大大縮短了調(diào)試時(shí)間。特別是對(duì)于復(fù)雜的 ECU 或分布式功能，通過調(diào)試功能訪問 ECU 中的內(nèi)部信息為軟件系統(tǒng)或 ECU 堆棧開辟了新的、全面的開發(fā)及測(cè)試選項(xiàng)。特別是 AUTOSAR ECU，由于其結(jié)構(gòu)化布局由基本軟件 (BSW)、運(yùn)行時(shí)環(huán)境 (RTE) 和軟件組件 (SWC) 組成，不需要通過接口，直接可以訪問用于測(cè)量和模擬測(cè)試的參數(shù)變量。

圖4| 使用Visual Studio調(diào)試Classic AUTOSAR SWCs

在CANoe中工程師除了可以對(duì)SWC的接口進(jìn)行激勵(lì)和監(jiān)控，也可以通過在Classic SWCs虛擬軟件系統(tǒng)中添加自定義變量，更靈活地虛擬軟件中添加變量用來(lái)控制一些本來(lái)不具有交互能力的臨時(shí)變量以及函數(shù)。自定義變量只需要以固定格式“VARIABLE_UINT32("CustomNamespace", MyVariable, 0)”描述在頭文件“Vtt_CustomVars_Cfg.h”中，vVIRTUALtarget即可自動(dòng)識(shí)別并把相應(yīng)的系統(tǒng)變量創(chuàng)建在接口描述文件中，從而實(shí)現(xiàn)在CANoe中對(duì)中間變量的持續(xù)觀測(cè)。

調(diào)試Adaptive AUTOSAR APPs中的C++代碼

圖5 | 利用Visual Studio配合CANoe/CANoe4SW對(duì)軟件系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試

伴隨Vector發(fā)布的CANoe4SW和CANoe的整合，開發(fā)人員可以根據(jù)C、C++和Python工程的環(huán)境配置編譯運(yùn)行在不同的系統(tǒng)平臺(tái)和硬件環(huán)境，無(wú)論將Adaptive AUTOSAR APPs部署在Windows或Linux 虛擬環(huán)境中，CANoe/CANoe4SW都可以根據(jù)預(yù)先定義好的接口結(jié)構(gòu)以及類型自動(dòng)生成與之相匹配的SiL Adapter作為Adaptive APPs的一部分進(jìn)行編譯，編譯后的可執(zhí)行程序即使運(yùn)行在遠(yuǎn)程的PC主機(jī)上，只要一根網(wǎng)線即可與CANoe/CANoe4SW互通，使CANoe/CANoe4SW能對(duì)于預(yù)先定義的接口進(jìn)行觀測(cè)及激勵(lì)等調(diào)試行為。

圖6 | 在Adaptive AUTOSAR APPs中添加斷點(diǎn)并設(shè)置為自動(dòng)繼續(xù)模式

在調(diào)試Adaptive AUTOSAR APPs的過程中，開發(fā)人員更多會(huì)關(guān)注于某些內(nèi)部變量和臨時(shí)變量的實(shí)時(shí)變化的調(diào)試和分析，從CANoe/CANoe4SW 15 SP3提供了免費(fèi)的支持Visual Studio Code和Visual Studio的插件：Distributed Software Debugging Plug-Ins，通過該插件，開發(fā)人員可以在Visual Studio工程中的Adaptive AUTOSAR APPs中C++源代碼的任意函數(shù)中加入斷點(diǎn)，而這個(gè)斷點(diǎn)中所有的變量就可以同步被顯示在CANoe/CANoe4SW的Trace窗口中。

圖7 | CANoe中同步顯示C++源代碼斷點(diǎn)函數(shù)中的變量

Distributed Software Debugging Plug-ins在Visual Studio中提供了豐富的配置項(xiàng)以更好地配合CANoe/CANoe4SW聯(lián)調(diào)使用。通過配置，在不操作CANoe/CANoe4SW的情況下，一旦在Visual Studio中開啟了調(diào)試，CANoe/CANoe4SW中的measurement會(huì)自動(dòng)開啟，立即進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)及監(jiān)控，即使是初始化值也不會(huì)錯(cuò)漏。除此之外，Visual Studio中源代碼的局部變量的類型也可以在CANoe/CANoe4SW中設(shè)置成各種類型的顯示方式，以便在監(jiān)控變量的時(shí)候更加直觀便捷。插件位于CANoe/CANoe4SW安裝路徑下的Installer Additional ComponentsDistributedDebugging文件夾中，雙擊插件即可自動(dòng)安裝，更多細(xì)節(jié)說(shuō)明和配置詳見CANoe/CANoe4SW的Help手冊(cè)中Distributed Software Debugging章節(jié)。