開發(fā)支持符合AUTOSAR標準的軟件組件的建模特定領域的語言

開發(fā)支持符合AUTOSAR標準的軟件組件的建模特定領域的語言。支持建模軟件組件的應用是基于TextX python模塊和內(nèi)部開發(fā)的建模框架。通過應用程序建模帶來了更安全和更快的方式來應對各種模型的變化。在這篇論文中，我們展示了應用程序工作的基本算法、應用程序的部分功能和使用特定領域語言的例子，其結(jié)果顯示了模型的一些變化。

I.簡介

在現(xiàn)代汽車行業(yè)中，軟件和電子控制單元正變得越來越多。如果我們觀察一下現(xiàn)代新車，我們會注意到大量的電子控制單元(ECUs)，它們基本上是車輛的思想，完成所有的邏輯和驅(qū)動工作。汽車行業(yè)的目標是提高司機、乘客和其他交通參與者的整體安全，這正是軟件進入汽車行業(yè)的原因和方式。由于車輛中有大量的ECU，有非常復雜的系統(tǒng)，隨著新的安全功能和技術(shù)的實施，這些系統(tǒng)變得更加復雜。

現(xiàn)代汽車甚至可以包含超過100個ECU，其中每個ECU都負責和執(zhí)行特定的任務。每項任務都必須在準確規(guī)定的時間內(nèi)執(zhí)行。也就是說，任何應用于硬件層面的變化都會影響到軟件，需要對軟件進行額外的修改和校準，以使其按預期工作。面對這個問題，行業(yè)內(nèi)領先的汽車公司已經(jīng)建立了合作關(guān)系，他們將使硬件開發(fā)和軟件開發(fā)相互獨立。

II.AUTOSAR標準

AUTOSAR（汽車開放系統(tǒng)架構(gòu)）是一個由汽車制造商、供應商、服務提供商和來自汽車E/E、軟件行業(yè)的公司組成的全球開發(fā)合作伙伴關(guān)系。它成立于2003年。一個目標是使硬件開發(fā)獨立于軟件。 AUTOSAR架構(gòu)由4層組成，如圖1所示。這4個層是：應用層、運行時間環(huán)境（RTE）層、基本軟件層（BSW），最下面是硬件（微控制器）層。



圖1 AUTOSAR分層結(jié)構(gòu)

A.應用層

應用層是架構(gòu)中最頂端的部分，由特定數(shù)量的軟件組件組成，每個組件執(zhí)行規(guī)定的任務。

1) 軟件組件

軟件組件代表了有明確任務的應用程序。組件的類型可以根據(jù)其目的而變化，例如，它可以是應用程序、傳感器、執(zhí)行器、輸入/輸出組件和更多。兩個或多個組件之間可以通過連接的端口進行通信（只有連接的端口可以交換數(shù)據(jù)）。 有兩種類型的端口可用，發(fā)送者/接收者（S/R）通信或客戶端/服務器（C/S）通信。

S/R通信主要用于定期傳輸數(shù)據(jù)，C/S通信僅用于按要求提供數(shù)據(jù)或操作。軟件組件可以有1個或多個S/R或C/S類型的端口，這就是組件之間相互通信的方式。 除了端口，每個軟件組件還有一個主要部分，那就是它的可運行性。Runnable代表軟件組件的實現(xiàn)，它們可以被多種類型的觸發(fā)器所觸發(fā)。觸發(fā)器可以是初始化觸發(fā)器（啟動時執(zhí)行）、周期性觸發(fā)器（在定義的時間段內(nèi)執(zhí)行）、客戶端請求（請求操作）等等。

B.運行時間環(huán)境 (RTE)

RTE實現(xiàn)了虛擬功能總線，有助于ECU內(nèi)的SWC和ECU外的SWC的連接。它使用端口和接口實現(xiàn)通信路徑，用于連接軟件組件和下層的基本軟件（BSW）模塊。

C.基礎軟件 (BSW)

基礎軟件（BSW）是標準化的軟件模塊，提供運行上層軟件的功能部分所需的各種服務。

III.建模中的應用

AUTOSAR模型描述的是將被集成到汽車ECU中的軟件。有了模型，軟件的配置就有了很多可能性，也就是說，通過模型我們可以定義將被使用和傳輸?shù)臄?shù)據(jù)類型、組件的端口數(shù)量、組件的執(zhí)行時間等。為了改變模型（改變一些配置），必須要有專門的軟件和使用許可才能做到這一點。使用特定領域語言（DSL）進行建模的應用程序可以大大簡化和加快建模階段。

使用應用程序進行建模，歸根結(jié)底就是把模型中需要的變化寫到一個文件中，然后執(zhí)行該應用程序。 使用這種應用程序進行建模的優(yōu)勢很多。最重要的優(yōu)勢之一是，如果存在人為錯誤，應用程序?qū)⒉辉试S對模型進行修改。除此以外，應用變化所需的時間應更短，所使用的語言應簡化并對用戶友好（易于閱讀和理解），等等。

為了開發(fā)這種建模應用程序，使用了名為TextX的python模塊來創(chuàng)建特定領域的語言，并在模型中使用內(nèi)部開發(fā)的建?？蚣軄聿僮鰽UTOSAR對象。

A.TextX 模塊

TextX 模塊是一個用于創(chuàng)建domaing specific語言（DSL）的工具。創(chuàng)建的DSL將被用于編寫模型中想要的變化。在這個模塊的幫助下，我們定義了DSL的語法，這意味著每一個動作（模型中的變化）都必須以特定的方式編寫，以使變化成功應用于模型。

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