智能网联汽车：AUTOSAR ADAPTIVE平台技术体系与应用指南

本书是系统讲解AUTOSAR AP的中文著作，由AUTOSAR中国中心团队联袂撰写，汇聚一线专家实战经验。本书尽量忠于标准，以最易于理解的方式来介绍AUTOSAR AP使用背景、相依赖的E/E架构以及主要涉及的功能组件。

这是一本讲解智能网联汽车中AUTOSAR AP（Adaptive Platform，自适应平台）的著作。本书从实用角度系统地介绍了AUTOSAR AP使用背景、相依赖的E/E架构以及主要涉及的功能组件，并结合一定的实例让读者更易于理解。作为AUTOSAR组织的重要标准之一，AUTOSAR AP近几年正逐渐被汽车行业接受，并开始在实际项目中被使用。由于AP中涉及较多的是IT行业面向对象的技术，标准中也出现了很多新的概念，在使用时会有理解差异，因此本书尽量忠于标准，以最易于理解的方式来介绍这些概念和原理。而作为目前汽车电子领域最成熟最成功的嵌入式实时软件设计标准，AUTOSAR CP（经典平台）亦在本书中有所提及，以方便读者更全面地理解AUTOSAR标准。AUTOSAR AP采用组件式架构，本书重点介绍主要的组件，对其余组件只做概念性介绍，目的是让读者抓住重点，掌握方法，在后续其他组件的学习中可以举一反三。通过学习本书，读者可以对AUTOSAR有全面的理解，更深刻地认识到AUTOSAR AP并不是独立存在的，而是和很多其他领域知识相互依存的。本书对汽车自动驾驶、智能网联、信息安全等领域的工作也有一定的指导作用。

钱贾敏，联合电子基础软件首席架构师，AUTOSAR中国中心首席技术官，从事ECU软件开发超过十五年，尤其对AUTOSAR软件开发具有深入的理解与丰富的实践经验。<br />荆喆，博世中国CTO办公室总监，负责汽车技术与工程战略，工作重点涵盖新技术研判、工程能力提升及跨事业部技术协同。自2013年起，担任国际汽车软件标准组织AUTOSAR的中国代表，负责在中国地区推广和管理AUTOSAR标准。<br />冯占军，博士毕业于同济大学，汽车电子电气高级工程师。在近二十年的工作中，积累了丰富的汽车电子相关经验，掌握AUTOSAR标准及其他汽车电子相关标准。目前，他在AUTOSAR中国中心兼任培训项目发言人及培训讲师，专注于汽车软件架构设计、软件质量安全及软件功能的开发与应用。<br />李娟娟，资深汽车嵌入式软件开发专家，现就职于联合汽车电子有限公司，同时作为AUTOSAR中国中心核心成员，积极推进AUTOSAR在中国的发展。拥有多年AUTOSAR软件开发经验，对相关方法论、核心技术、工具链及管理等具备深刻的理解与丰富的应用经验。<br />马清华，就职于联合电子基础软件开发部，自2020年加入AUTOSAR中国中心以来，长期专注于AUTOSAR标准在中国的行业推广及活动统筹组织，助力标准本土化普及与产业生态协同发展。<br />李强，2021年加入联合汽车电子有限公司，从事汽车控制器软件开发多年，现任信息安全软件开发专家。主要负责车用密码算法、MCU芯片安全机制及HSM固件的研究与应用，曾多次代表公司参与ISO/21434审核，并参与过ZCU、BDU、BMS、VCU等多个产品的信息安全软件开发，具备丰富的开发经验。<br />张正阳，现任雷诺集团（Renault Group）AUTOSAR软件专家，AUTOSAR中国工作推进组导师，负责雷诺集团AUTOSAR技术路线的定义与提升，以及动力域软件开发工作，包括多核软件架构设计、功能安全、信息安全、OTA等方面。长期从事汽车电子软件研发工作，专注AUTOSAR CP与AP平台技术研发与工程落地，具备丰富的AUTOSAR软件开发及量产项目经验。

目　　录　Contents<br />序言<br />前言<br />第1章 AUTOSAR概况1<br />1.1?AUTOSAR愿景和目标3<br />1.2?AUTOSAR为生态伙伴带来的<br />收益4<br />1.3?AUTOSAR合作伙伴5<br />1.4?AUTOSAR组织结构7<br />1.5?AUTOSAR标准发布8<br />1.6?AUTOSAR发展历史10<br />1.7?AUTOSAR AP与AUTOSAR CP<br />的对比11<br />1.8?本章小结12<br />第2章?汽车E/E架构基础13<br />2.1?汽车E/E架构的设计过程13<br />2.2?汽车E/E架构的演化15<br />2.3?汽车总线和网络17<br />2.3.1?CAN总线17<br />2.3.2?LIN总线25<br />2.3.3?以太网29<br />2.4?自动驾驶技术40<br />2.5?本章小结42<br />第3章?功能安全与信息安全43<br />3.1?汽车功能安全43<br />3.1.1?ISO 2626243<br />3.1.2?ISO 26262与AUTOSAR46<br />3.1.3?SOTIF47<br />3.2?汽车信息安全47<br />3.2.1?SAE J306149<br />3.2.2?电子安全车辆入侵防护应用51<br />3.2.3?ISO 2143453<br />3.2.4?信息安全与AUTOSAR57<br />3.3?本章小结58<br />第4章?AUTOSAR CP概述59<br />4.1?AUTOSAR CP软件架构60<br />4.1.1?AUTOSAR CP分层架构60<br />4.1.2?基础软件分层架构60<br />4.1.3?系统服务63<br />4.1.4?AUTOSAR OS66<br />4.1.5?存储功能栈69<br />4.1.6?通信功能栈71<br />4.1.7?输入/输出功能栈76<br />4.1.8?实现符合级别76<br />4.1.9?AUTOSAR配置类77<br />4.2?AUTOSAR CP应用接口79<br />4.2.1?软件组件的构成79<br />4.2.2?端口与接口80<br />4.2.3?组件内部行为81<br />4.3?AUTOSAR CP方法学82<br />4.3.1?AUTOSAR CP方法学概览82<br />4.3.2?虚拟集成83<br />4.4?AUTOSAR验收测试85<br />4.5?AUTOSAR CP的功能安全86<br />4.6?AUTOSAR CP的信息安全86<br />4.7?本章小结88<br />第5章?AUTOSAR自适应平台<br />概述89<br />5.1?AUTOSAR自适应平台产生的<br />背景89<br />5.1.1?高算力ECU的出现89<br />5.1.2?技术驱动力90<br />5.2?AUTOSAR AP的特点91<br />5.2.1?采用C++语言91<br />5.2.2?使用SOA架构91<br />5.2.3?多核并行处理92<br />5.2.4?功能安全与信息安全92<br />5.2.5?动态部署92<br />5.2.6?敏捷开发过程93<br />5.3?AUTOSAR CP、AUTOSAR AP和非AUTOSAR ECU的兼容整合93<br />5.4?AUTOSAR AP标准的范围95<br />5.5?架构95<br />5.5.1?逻辑视图95<br />5.5.2?物理视图98<br />5.5.3?方法学99<br />5.5.4?Manifest99<br />5.6?本章小结100<br />第6章?AUTOSAR自适应平台<br />方法学101<br />6.1?AUTOSAR AP方法学概览101<br />6.2?AUTOSAR AP系统架构设计104<br />6.3?基于AUTOSAR AP的软件开发106<br />6.3.1?自适应平台级软件开发106<br />6.3.2?自适应应用级软件开发107<br />6.4?软件集成和部署111<br />6.4.1?构建Executable111<br />6.4.2?部署112<br />6.4.3?构建Manifest信息113<br />6.5?Machine Manifest113<br />6.5.1?Machine的设计114<br />6.5.2?Machine的配置115<br />6.6?Execution Manifest119<br />6.7?Service Instance Manifest120<br />6.7.1?Service Interface部署121<br />6.7.2?Service Instance部署123<br />6.7.3?Service Instance和Machine的<br />关联124<br />6.7.4?Service Instance和应用终端的<br />关联125<br />6.8?AUTOSAR AP和AUTOSAR CP的<br />通信125<br />6.9?本章小结127<br />第7章?操作系统128<br />7.1?POSIX规范128<br />7.1.1?POSIX简介129<br />7.1.2?POSIX的实时性标准130<br />7.1.3?AUTOSAR AP与POSIX的<br />关系132<br />7.2?调度133<br />7.3?内存管理133<br />7.4?设备管理134<br />7.5?网络管理134<br />7.6?本章小结134<br />第8章?通信管理136<br />8.1?通信中间件的概念136<br />8.2?面向服务的设计理念138<br />8.3?AUTOSAR中面向服务的解决<br />方案139<br />8.3.1?服务的标识139<br />8.3.2?Method140<br />8.3.3?Event141<br />8.3.4?Field141<br />8.4?通信管理的实施141<br />8.4.1?网络绑定142<br />8.4.2?语言绑定142<br />8.5?SOME/IP143<br />8.5.1?SOME/IP-SD服务发现协议144<br />8.5.2?基于SOME/IP的Method<br />使用145<br />8.5.3?基于SOME/IP的Event使用146<br />8.5.4?基于SOME/IP的Field使用147<br />8.6?DDS147<br />8.6.1?ROS中的SOA147<br />8.6.2?QoS149<br />8.6.3?ROS 2的DDS151<br />8.6.4?DDS Wire协议152<br />8.6.5?SOME/IP与DDS的对比153<br />8.7?IPC153<br />8.8?本章小结154<br />第9章?执行管理与状态管理155<br />9.1?执行管理155<br />9.2?状态管理156<br />9.3?功能组158<br />9.4?进程162<br />9.4.1?进程状态162<br />9.4.2?进程依赖关系166<br />9.5?系统启动167<br />9.6?系统关闭168<br />9.7?资源限制169<br />9.8?可信平台170<br />9.9?本章小结170<br />第10章?平台健康管理172<br />10.1?AP PHM与CP WdgM的异同173<br />10.2?被监控实体173<br />10.3?Alive监控176<br />10.3.1?Alive监控配置176<br />10.3.2?Alive监控算法177<br />10.4?Deadline监控177<br />10.4.1?Deadline监控配置178<br />10.4.2?Deadline监控算法179<br />10.5?Logical监控179<br />10.5.1?Logical监控配置180<br />10.5.2?Logical监控算法181<br />10.6?监控状态确定182<br />10.6.1?本地监控状态182<br />10.6.2?全局监控状态184<br />10.7?监控模式186<br />10.7.1?监控模式的切换187<br />10.7.2?监控过程187<br />10.8?故障恢复188<br />10.8.1?通知状态管理188<br />10.8.2?硬件看门狗的处理189<br />10.9?本章小结189<br />第11章?更新与配置管理190<br />11.1?UCM功能概述190<br />11.2?更新协议192<br />11.2.1?包的概念193<br />11.2.2?软件发布和打包流程196<br />11.2.3?UCM处理和激活软件包199<br />11.2.4?UCM Master更新活动<br />协调200<br />11.2.5?软件信息报告201<br />11.2.6?软件更新一致性和认证202<br />11.2.7?在更新过程中进行适当的<br />状态管理203<br />11.3?本章小结203<br />第12章?其他相关模块204<br />12.1?网络管理204<br />12.1.1?网络管理状态机205<br />12.1.2?网络管理帧207<br />12.1.3?部分网络集群208<br />12.2?持久数据存储208<br />12.3?诊断管理209<br />12.3.1?软件集群209<br />12.3.2?诊断通信子集群210<br />12.3.3?自适应应用程序中的<br />诊断210<br />12.3.4?类型化与通用接口210<br />12.3.5?诊断会话210<br />12.3.6?事件内存子集群210<br />12.4?日志与跟踪211<br />12.4.1?日志严重性等级212<br />12.4.2?日志模式213<br />12.4.3?日志消息类型213<br />12.5?核心类型213<br />12.5.1?错误处理213<br />12.5.2?Future和Promise类214<br />12.5.3?高级数据类型215<br />12.5.4?全局初始化和关机功能215<br />12.6?加解密及身份与访问管理216<br />12.6.1?密钥存储217<br />12.6.2?加密库管理217<br />12.6.3?X.509证书管理218<br />12.6.4?身份与访问管理218<br />12.7?本章小结219<br />第13章?AUTOSAR自适应平台的<br />应用开发示例220<br />13.1?开发一个Adaptive Application220<br />13.1.1?示例程序方案220<br />13.1.2?架构和设计221<br />13.1.3?软件开发224<br />13.1.4?集成和部署226<br />13.2?开发一个基于SOA的应用<br />?示例228<br />13.2.1?示例程序方案228<br />13.2.2?服务接口设计229<br />13.2.3?服务接口的SOME/IP<br />绑定232<br />13.2.4?服务端应用程序建模及<br />开发234<br /><br />13.2.5?客户端应用程序建模及<br />开发250<br />13.2.6?集成和部署268<br />13.2.7?运行示例程序274<br />参考文献277<br />