基于AUTOSAR各個(gè)功能組件之間的接口設(shè)計(jì)

本文主要想要解決以下問題:

1. Body 和 Comfort 域的功能架構(gòu)設(shè)計(jì)

2. Body 和 Comfort 域中各個(gè)功能的設(shè)計(jì)思路

3. Body 和 Comfort 域各功能模塊間的接口設(shè)計(jì)

4. Body 和 Comfort 域與其他域的接口設(shè)計(jì)

架構(gòu)設(shè)計(jì)

總體架構(gòu)

Body 和 Comfort 領(lǐng)域的總體功能架構(gòu)設(shè)計(jì)，如下圖所示:

從圖中可以看出，Body 和 Comfort 領(lǐng)域主要包含下列幾個(gè)子系統(tǒng):

防盜報(bào)警系統(tǒng)(ATWS)

實(shí)現(xiàn)汽車的防盜報(bào)警功能，根據(jù)門窗、車身傾斜和內(nèi)部掃描傳感器等狀態(tài)判斷是否存在未授權(quán)入侵，在發(fā)生入侵時(shí)發(fā)出聲光警報(bào)。

車門鎖系統(tǒng)(Central Locking)

集中控制車門的上鎖、開鎖功能，接收來自駕駛員、鑰匙、無鑰匙進(jìn)入系統(tǒng)等的上鎖/開鎖請求，并控制每個(gè)車門的鎖止?fàn)顟B(tài)。

車外燈系統(tǒng)(Exterior Lights)

控制車輛所有外部燈具，包含大燈、剎車燈、轉(zhuǎn)向燈、霧燈等。具備自動(dòng)調(diào)光、自動(dòng)遠(yuǎn)近光切換等智能功能。

車內(nèi)燈系統(tǒng)(Interior Lights)

控制各類車內(nèi)燈光，如座艙燈、座椅燈、門框燈等。可以根據(jù)車門狀態(tài)、光線傳感器自動(dòng)開啟和關(guān)閉。

雨刷系統(tǒng)(Wiper & Washer)

控制前后擋風(fēng)玻璃的雨刷和洗滌功能。具備根據(jù)雨量自動(dòng)調(diào)節(jié)刮水頻率的智能模式。

除霜系統(tǒng)(Defrost Control)

管理車窗除霜功能，根據(jù)內(nèi)外溫度和濕度自動(dòng)開啟。

后視鏡系統(tǒng)(Mirror Adjustment)

控制內(nèi)外后視鏡的自動(dòng)調(diào)節(jié)，存儲(chǔ)多個(gè)駕駛員配置。

座椅系統(tǒng)(Seat Adjustment)

控制各個(gè)座椅的調(diào)節(jié)，包括高度、前后位置、角度等。同時(shí)可存儲(chǔ)多個(gè)個(gè)性化配置。

座椅溫控系統(tǒng)(Seat Climatization)

控制座椅的加熱和制冷功能，可以對不同座椅單獨(dú)控制。

天窗系統(tǒng)(Sunroof/Convertible control)

開啟和關(guān)閉車頂天窗或者軟篷 convertible 頂篷。

喇叭系統(tǒng)(Horn control)

控制汽車的喇叭鳴叫功能。

小部件系統(tǒng)(Keypad)

小控件和鑰匙盤的控制，如手套箱開關(guān)等。

配電系統(tǒng)(Terminal clamp control)

管理點(diǎn)火開關(guān)、發(fā)動(dòng)機(jī)啟停功能。

能見度子系統(tǒng)(Visibility subsystem)

通過雨刷、空調(diào)除霜等提高車內(nèi)能見度。

聲音報(bào)警子系統(tǒng)(Acoustic warnings)

提供防盜警報(bào)等聲音提示。

舒適度子系統(tǒng)(Comfort subsystem)

通過燈光、座椅調(diào)節(jié)等提升乘坐舒適度。

無鑰匙功能(Remote Keyless Entry)

使車門可以通過遙控鑰匙無鑰匙開鎖。

每個(gè)子系統(tǒng)包含多個(gè)功能組件，這些組件圍繞具體的傳感器、執(zhí)行器展開，實(shí)現(xiàn)對汽車鎖止、照明、舒適性、聲音信號等方面的智能控制。

接口設(shè)計(jì)

各個(gè)功能組件之間的接口設(shè)計(jì)如下：

傳感器接口

傳感器接口用于采集駕駛員請求、車輛狀態(tài)、環(huán)境信息等。例如:

SwtLiAut:自動(dòng)大燈開關(guān)狀態(tài) ?

SwtIndcr:轉(zhuǎn)向燈開關(guān)狀態(tài)

RainSenReq:雨量傳感器請求 ?

DoorHndl:車門門把手狀態(tài)

需要注意的是，傳感器數(shù)據(jù)類型需要規(guī)范，需明確定義傳感器接口的物理含義、數(shù)據(jù)格式、傳輸特性等，為組件之間的數(shù)據(jù)交換提供保障。

執(zhí)行器接口

執(zhí)行器接口用于下發(fā)控制指令。例如:

WipgCmd:前雨刷動(dòng)作控制

NozHeatrCmd:噴嘴加熱控制 ?

SeatAxisPosn:座椅電機(jī)軸位置

執(zhí)行器接口規(guī)定了控制命令的格式和語義，使操作行為標(biāo)準(zhǔn)化，便于替換使用不同的執(zhí)行設(shè)備。

狀態(tài)接口

狀態(tài)接口用于反饋執(zhí)行器的當(dāng)前狀態(tài)。例如:

WiprSts:雨刷狀態(tài)

NozHeatrSts:噴嘴加熱狀態(tài)

SeatMoveSts:座椅移動(dòng)狀態(tài)

狀態(tài)接口也進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化，使控制器可以獲得執(zhí)行器的準(zhǔn)確反饋。

內(nèi)部組件接口

同一個(gè)組件內(nèi)，子組件之間也定義了接口約定。例如雨刷系統(tǒng)中，

-?RainSenReq:RainSensor -> AutoWipingEvaluator

-?WipgAutReq:AutoWipingEvaluator -> WiperWasherManager

這保證了同一組件內(nèi)部的交互格式統(tǒng)一。

跨域接口

部分接口跨域使用。例如:

VehSpd:車速信息，從底盤域提供給車外燈系統(tǒng) ?

OperMod:操作模式，從底盤域提供給多系統(tǒng)

跨域接口有助于不同子系統(tǒng)之間的協(xié)同。

汽車是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，不同功能之間存在諸多交互，這需要定義清晰的接口約定進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞和通信。本文中描述的接口設(shè)計(jì)保證了各組件能獲取必要的輸入數(shù)據(jù)，并向其他組件提供控制輸出。

雨刷系統(tǒng)設(shè)計(jì)

雨刷系統(tǒng)接收駕駛員請求，感知環(huán)境信息，控制車輛雨刷和洗滌功能。

組件設(shè)計(jì)

雨刷系統(tǒng)主要包含下列組件:

Rain Sensing

RainSensor:基本雨量檢測組件，使用雨量傳感器采集雨水信息，輸出雨量數(shù)據(jù)。

AutoWipingEvaluator:自動(dòng)刮水計(jì)算組件，使用 RainSensor 的雨量數(shù)據(jù)，結(jié)合環(huán)境參數(shù)(溫度、光照等)計(jì)算自動(dòng)刮水請求，輸出自動(dòng)刮水請求控制信號。

WasherFluidTank

洗滌液液位傳感器組件，通過液位傳感器探測洗滌液剩余量，可跟前后兩個(gè)洗滌液箱連接，輸出液位狀態(tài)信號。

EnableDisableWiperWasher

系統(tǒng)啟用管理組件，根據(jù)車輛當(dāng)前狀態(tài)(發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)、車速等)決定整個(gè)雨刷系統(tǒng)是否需要啟用，輸出系統(tǒng)啟用信號。

WiperWasherManager

核心控制組件，收集所有雨刷相關(guān)請求，根據(jù)優(yōu)先級和邏輯判斷最終雨刷動(dòng)作，向 Wiper 和 Washer 組件發(fā)送控制指令

設(shè)計(jì)思路

1) 剝離基本環(huán)境感知和算法計(jì)算到 RainSensing 組件中，使控制邏輯更清晰。

2) 每個(gè)執(zhí)行器使用單獨(dú)組件表示，如 Washer、Wiper 和 NozzleHeater，便于具體設(shè)備的變更和擴(kuò)展。

3) 通過 EnableDisableWiperWasher 管理整體系統(tǒng)的啟用/禁用。

4) WiperWasherManager 負(fù)責(zé)整體控制邏輯。

5) 不同的傳感器通過獨(dú)立接口與系統(tǒng)連接，標(biāo)準(zhǔn)化傳感器接入。

該設(shè)計(jì)使雨刷系統(tǒng)功能模塊化，具有良好的內(nèi)聚一致性，也方便新增不同種類的洗滌和刮水設(shè)備。模塊間接口簡潔清晰有利于維護(hù)。

車內(nèi)燈系統(tǒng)

車內(nèi)燈系統(tǒng)控制車內(nèi)燈的功能，如下圖所示。

組件設(shè)計(jì)

InteriorLightManager

核心控制組件，實(shí)現(xiàn)選擇和協(xié)調(diào)邏輯。

InteriorLightSensor

包含手動(dòng)開關(guān)，檢測使用請求。

ExteriorLight??

提供外部亮度信息。

CentralLocking

提供車門鎖狀態(tài)。

LightSourceActuator

表示各個(gè)車內(nèi)燈的執(zhí)行器。

BatteryMonitor

提供電池電壓信息。

設(shè)計(jì)思路

1) 使用 InteriorLightManager 作為集中式控制器，降低復(fù)雜度。

2) InteriorLightSensor 抽象各種使用請求傳感器。

3) 從 ExteriorLight 和 CentralLocking 獲得相關(guān)狀態(tài)輸入。

4) LightSourceActuator 提供對燈具的訪問接口。

5) BatteryMonitor 提供電量狀態(tài)。

該設(shè)計(jì)使用合理的分層和分解，使復(fù)雜的狀態(tài)邏輯集中在 InteriorLightManager 中，其他組件功能明確且聚焦，有利于系統(tǒng)的演進(jìn)。

車門鎖系統(tǒng)

車門鎖系統(tǒng)接收駕駛員請求、環(huán)境信息，控制車門的鎖止、開鎖。

組件設(shè)計(jì)

CentralLockingMaster:核心控制組件，實(shí)現(xiàn)鎖止邏輯

HMI:包含鎖車按鈕等傳感器，檢測駕駛員請求

DoorLock:控制每個(gè)車門的鎖止，提供車門狀態(tài) ?

KeyPadManager:車門鑰匙盤請求控制組件

GloveBox/TankFlap:手套箱/油箱鎖止控制

Intra-Domain:提供車內(nèi)其他系統(tǒng)狀態(tài)信息

ProfileManager:協(xié)調(diào)鑰匙、無鑰匙進(jìn)入等個(gè)性化信息

設(shè)計(jì)思路

1) 使用 CentralLockingMaster 作為核心控制組件，在其中集中實(shí)現(xiàn)鎖止管理邏輯，降低復(fù)雜度。

2) 為每個(gè)車門單獨(dú)設(shè)置 DoorLock 子組件，實(shí)現(xiàn)對不同車門的細(xì)粒度控制。并為這些組件定義標(biāo)準(zhǔn)化接口 individual signals per seat，明確數(shù)據(jù)交互方式。

3) 使用 KeyPadManager 統(tǒng)一管理來自車門鑰匙盤的請求信息。

4) 細(xì)分不同種類的傳感器信息，如門鎖、鑰匙狀態(tài)等，為每個(gè)傳感器建立標(biāo)準(zhǔn)化接口，以獲得各類所需輸入數(shù)據(jù)。

5) 使用 ProfileManager 協(xié)調(diào)多個(gè)個(gè)性化信息源，如遠(yuǎn)程鑰匙、無鑰匙等，生成當(dāng)前駕駛員配置 ID。

6) 跨域接口提供車速、工作模式等信息，保證鎖止控制邏輯可以利用更多車態(tài)數(shù)據(jù)。

7) 保持接口標(biāo)準(zhǔn)化，使得組件間數(shù)據(jù)交互格式一致，有利于復(fù)用。

通過這樣的模塊化、解耦和標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)，可以使汽車鎖止系統(tǒng)具備靈活性和可擴(kuò)展性，同時(shí)也便于供應(yīng)商間的接口統(tǒng)一。

防盜報(bào)警系統(tǒng)

防盜報(bào)警系統(tǒng)能在未經(jīng)授權(quán)的情況下發(fā)出聲光報(bào)警。

組件設(shè)計(jì)

AlarmManager:核心報(bào)警管理組件

SensorAdapter:傳感器適配組件

AcousticDevice:喇叭執(zhí)行器

InteriorLights:車內(nèi)燈執(zhí)行器

ExternalLights:車外燈執(zhí)行器

汽車防盜需要連接許多傳感器，這些傳感器種類繁多，接口不盡相同?？梢允褂?SensorAdapter 作為適配層，與不同類型的傳感器通信，向 AlarmManager 提供統(tǒng)一格式的傳感器數(shù)據(jù)。

AlarmManager 無需了解各傳感器的具體接口細(xì)節(jié)，就可以通過統(tǒng)一的 SensorAdapter 接收所需的傳感器數(shù)據(jù)，大大降低了復(fù)雜度。

SensorAdapter 組件對連接的傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和適配，傳感器可以方便地拔插替換，AlarmManager 的主要邏輯不受影響。

該設(shè)計(jì)提高了防盜報(bào)警系統(tǒng)的靈活性、可擴(kuò)展性和可維護(hù)性。同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用層和傳感層的分離。

其他系統(tǒng)

除了上述系統(tǒng)的軟件組件設(shè)計(jì)外，車身舒適域還包括以下系統(tǒng)：

后視鏡系統(tǒng)

控制汽車外部或內(nèi)部后視鏡的手動(dòng)或自動(dòng)調(diào)節(jié)

喇叭系統(tǒng)

用于警告其他汽車、行人或提供汽車狀態(tài)相關(guān)的信息

除霜系統(tǒng)

感知外圍環(huán)境并控制汽車除霜控制的行為

端子夾系統(tǒng)

控制電源和驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)電源的模式變化

防盜器

防止車輛發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，當(dāng)檢測到未經(jīng)授權(quán)的引擎啟動(dòng)時(shí)，防盜器會(huì)產(chǎn)生視覺和聲音報(bào)警

座椅調(diào)節(jié)

調(diào)節(jié)座椅溫度，包括座椅加熱和冷卻。

PKE 遠(yuǎn)程鎖定

用于遠(yuǎn)程鎖定或解鎖汽車訪問的系統(tǒng)

敞篷控制

代表打開或關(guān)閉敞篷車車頂?shù)墓δ?/p>

注意事項(xiàng)

范圍

沒有考慮定時(shí)要求

沒有考慮變體處理

沒有考慮安全性通信機(jī)制

設(shè)計(jì)

核心控制邏輯應(yīng)集中在 Manager 組件中，提高內(nèi)聚性

應(yīng)使用適配器組件連接不同類型、格式的外部信息源

每個(gè)執(zhí)行器應(yīng)使用單獨(dú)的組件表示，便于精細(xì)控制

傳感器類型應(yīng)細(xì)分，提供專門的接口訪問每類傳感器

個(gè)性化信息統(tǒng)一管理，提供個(gè)性化配置

保持接口標(biāo)準(zhǔn)化，提高復(fù)用性和可擴(kuò)展性

缺陷

缺少個(gè)性化參數(shù)和接口

缺少診斷編碼和接口

沒有詳細(xì)分解傳感器和執(zhí)行器組件

未標(biāo)準(zhǔn)自適應(yīng)前照燈系統(tǒng)

沒有考慮生命周期依賴模式，如運(yùn)輸模式下的告警反饋

審核編輯：黃飛