[Autosar] Autosar 기초 개념

ECU
차량 내부 여러 개의 제어장치

Autosar

• 자동차 업계 표준 기준
• 차량에 설계된 제어장치 수가 늘어남에 따라 재사용성을 높이기 위해 사용
• 하드웨어와 소프트웨어를 분리하여 개발 -> 추상화
• 소프트웨어를 표준화하고 이에 따라 독립성을 높일 수 있다.

Autosar Interface

 

• Application Software (ASW):
  • 역할: 차량의 특정 기능을 수행하는 소프트웨어 모듈이 여기에 해당하며, 실제 애플리케이션 로직을 포함한다. 예를 들어 엔진 제어, 브레이크 시스템 제어 등의 애플리케이션이 ASW에 위치한다.
  • 기능: 시스템이 요구하는 기능들을 직접적으로 수행하며, 하위 계층의 지원을 받아 동작한다. ASW는 외부와 직접 통신하지 않고, 반드시 RTE를 통해 통신한다.
• Run-Time Environment (RTE):
  • 역할: 소프트웨어 컴포넌트(SWC)들 간의 통신을 관리하고, 상위 계층인 ASW와 하위 계층인 BSW 간의 인터페이스 역할을 한다. RTE는 각 ECU(전자 제어 유닛)별로 생성되며, 애플리케이션이 실행되는 동안 일어나는 모든 통신을 관리하는 핵심 레이어다.
  • 기능: ASW와 BSW 간의 데이터 흐름을 관리하며, 통신을 추상화해서 각 계층이 독립적으로 개발될 수 있도록 지원한다. 덕분에 하드웨어 변경이 있어도 애플리케이션 소프트웨어는 변경될 필요가 없게 된다.
• Basic Software (BSW):
  • 역할: 하드웨어와 소프트웨어의 인터페이스를 담당하며, OS, 메모리, 드라이버, 통신 스택 등 다양한 기본 기능을 제공하는 모듈들로 이루어져 있다. BSW는 다시 여러 하위 레이어로 나눠진다:
    • 서비스 계층(Service Layer): 메모리 관리, 시간 관리, 오류 진단 등 다양한 서비스를 제공한다.
    • ECU 추상화 계층(ECU Abstraction Layer): 특정 하드웨어에 종속된 기능을 추상화하여 상위 계층이 하드웨어 독립적으로 동작할 수 있게 한다.
    • 마이크로컨트롤러 추상화 계층(MCAL): 하드웨어에 밀접한 계층으로, 마이크로컨트롤러와 직접적으로 소통하며 상위 계층으로 하드웨어 종속적인 서비스를 제공한다.
  • 기능: 하드웨어 자원을 추상화하고, 이를 관리하며, 상위 계층이 하드웨어 독립적으로 동작할 수 있게 한다.

ASW와 BSW는 독립적으로 개발될 수 있으며, RTE가 이들 간의 통신을 담당한다. RTE는 마치 미들웨어처럼 동작하며, BSW는 하드웨어에 밀접한 기능을 추상화하여 ASW가 하드웨어에 구애받지 않게 해 준다.

 

ASW(Application Software) 계층의 주요 구조

 

• Software Components (SWC):
  • 설명: ASW 계층의 기본 단위로,, 특정 기능이나 서비스를 제공하는 독립적인 블록이다.
    예를 들어, 엔진 제어, 브레이크 시스템 제어, 연료 관리 시스템 등과 같은 차량의 다양한 애플리케이션을 SWC로 구현할 수 있다.
  • 구성: 명확한 인터페이스를 통해 서로 통신하며, 데이터 송수신이나 서비스 호출을 통해 기능을 구현한다.
    각 SWC는 자신의 입출력 데이터 포트(Ports)를 통해 다른 SWC나 하위 레이어와 상호작용한다.
    • Port: SWC는 제공하는 서비스나 데이터를 주고받기 위한 인터페이스를 가진다.
      Port는 Sender/Receiver로 데이터를 주고받거나 Client/Server 구조로 서비스를 호출할 수 있다.
      • Provider Port(P-Port)
      • Receiver Port(R-Port)
      • ProviderReceiver Port(PR-Port)
• Composition:
  • 설명: 여러 SWC를 조합하여 더 큰 시스템 기능을 구현할 때 사용된다. 서로 다른 SWC들이 어떻게 상호작용할지 정의하는 구조로서, 예를 들어 여러 SWC로 이루어진 엔진 관리 시스템등이 이에 해당한다.
  • 예시: 엔진 관리 시스템의 경우, 연료 제어 SWC, 점화 제어 SWC, 배기 시스템 SWC가 각각의 기능을 수행하고, 이들이 상호작용하여 전체 엔진 관리 시스템을 구성하게 된다.
• Interfaces:
  • 설명: 각 SWC는 명확한 인터페이스를 통해 다른 SWC 또는 외부 환경과 통신한다. 위에서 정의했듯이 인터페이스는 데이터 송수신용 인터페이스 또는 서비스를 제공하는 인터페이스로 나뉜다.
    • Sender/Receiver Interface: 데이터를 주고받는 방식으로, 한 SWC가 데이터를 보내고 다른 SWC가 이를 수신하는 구조
    • Client/Server Interface: 하나의 SWC가 다른 SWC에게 서비스를 요청하고, 그 SWC가 해당 서비스를 제공하는 방식
• Modes and States:
  • 설명: ASW는 다양한 시스템 모드와 상태(State)를 관리하며, 차량의 작동 상태에 따라 다른 동작을 수행.
    ex) 차량이 시동 중일 때와 주행 중일 때 다른 기능을 수행.
  • 예시: 차량이 시동을 거는 상태(크랭킹 모드)에서는 배터리 전원을 최소로 사용해야 하므로, 엔진 제어 SWC는 이를 고려하여 연료 분사를 최적화하며, 주행 모드에서는 더 높은 출력을 위해 다른 연료 분사 전략을 사용할 수 있다.