北京科银京成技术有限公司 汽车电子控制器处理芯片及ECU板级抽象技术研究报告
1 AUTOSAR国际标准分析
以AUTOSAR 3.1为参考，对汽车电子基础软件架构进行分析，通过对AUTOSAR、OSEK国际规范的分析和研究，包括在：标准接口、配置描述语言、基本数据类型、文件组织结构、错误处理机制等内容上，集合国内整车厂商和零部件厂商的实际需求，形成自主汽车电子基础软件规范中关于汽车电子硬件抽象层（板载设备抽象、存储器抽象、通信器件抽象、I/O硬件抽象等）统一接口规范。
1.1 系统概述
图1展示了AUTOSAR软件架构的主要层次关系，总体上可分为应用层、运行时环境、基础层（包括操作系统与系统服务、存储服务、通信服务、硬件抽象与驱动层）。
图1 AUTOSAR嵌入式软件架构
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图2 AUTOSAR嵌入式软件分层架构
图3 AUTOSAR嵌入式软件各层次模块
目标硬件环境适配层处于汽车电子基础软件平台中最底层的位置，其作用是向上层软件屏蔽微控制器和ECU硬件设备驱动的细节和差异，是降低汽车电子应用软件与硬件的相关性，提高汽车电子应用软件和功能组件可重用性和可移植性的重要技术手段。本课题中目标硬件环境适配层由硬件抽象层和设备驱动层组成，如下图所示：
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硬件抽象层板载设备抽象看门狗接口内存抽象接口存储器硬件抽象Flash EEPROMEEPROM抽象通信硬件抽象FlexRayCANFlexRayCANLINI/O硬件抽象I/O硬件接口真接口接口仿收发驱动接口收发驱动 设备驱动层微控制器驱动通用定动时器驱微控制驱器动单元看门狗驱动存储器驱动内部动内部驱动通信驱动FlexRayPWMCANICULINSPII/O驱动PORTADCDIOMCU测试RAMEEPROMFlash驱动驱动驱动驱驱动驱动驱动驱动驱动驱动 微控制器9S12/9S12XMPC5XXMPC55XXMPC563XTMS320注：上图中Flash Check，Ext Watchdog Driver，Ext EEPROM Driver，Ext Flash Driver，Ext Can Driver，Ext FlexRay Driver，Complex Driver等7个基础软件模块目前不属于AUTOSAR 3.1的规范。
设备驱动层提供控制和访问设备的功能，由以下模块组成： 1、 通信驱动程序
ECU板上（如SPI）和车辆通信（如CAN）的驱动程序。 2、 I/O驱动程序
模拟和数据I/O（如ADC、PWM、DIO）的驱动程序。 3、 存储驱动程序
片上存储设备（如内部FLASH、内部EEPROM）及内存映射的外部存储设备（如外部FLASH）驱动程序。 4、 微控制器驱动程序
GPT 图4 目标硬件环境适配层
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其它内部设备（如Watchdog、通用时钟）的驱动程序；直接访问微控制器的功能（如核心调试）。
设备抽象层对ECU板上设备的物理特性进行抽象，向操作系统、系统服务和支撑服务提供统一的访问接口。
汽车电子硬件抽象技术的研究必要性，主要由于汽车电子系统应用的硬件环境差异软大，因此，如何有效地使汽车电子系统软件应用于各种不同的应用环境是汽车电子发展中必须解决的关键问题，经过不断的发展，在操作系统内核和各类服务层软件与微控制器硬件之间新增加抽象技术，包含操作系统内核和各类服务层及硬件所要求的所有功能，通过标准统一的接口与上层操作系统和各类服务进行交互，向底层硬件传递信息，这样就有效地屏蔽了底层硬件的多样性，上层操作系统和各类服务不再直接面对具体的硬件环境，使硬件系统与软件系统得到了很好分离，大大提高了移植性和重用性。
对汽车电子硬件抽象技术的研究主要达到的目标是：隐藏特定平台的硬件接口细节，为操作系统实时内核、系统服务、存储服务、通信服务、提供所需硬件支持的所有功能和统一的标准接口，使其具有与硬件无关性，可在多种硬件平台上进行移植，从软硬件测试的角度来看，软硬件的测试工作都可分别基于硬件抽象层来完成，使得软硬件测试工作的并行进行成为可能。
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1.2 微控制器抽象层
图5 微控制器抽象层模块图
1.2.1 通信驱动
通信驱动层主要包括：SPI驱动、LIN驱动、CAN驱动、FlexRay驱动等内容。
1.2.1.1 SPI驱动（SPI Handler Driver）
SPI驱动提供外设的SPI读写通信控制驱动。
在很多ECU中，许多板载硬件设备如外部EEPROM，外部I/O ASIC，外部看门狗等，通过SPI与微控制器连接，如下图所示。
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