Softwareentwicklung mit AUTOSAR

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1 Olaf Kindel Mario Friedrich Softwareentwicklung mit AUTOSAR Grundlagen, Engineering, Management in der Praxis Пм dpunkt.verlag

2 vii I Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung Was verbirgt sich hinter AUTOSAR? Zum Aufbau des Buches 4 Teill Grundlagen 2 Softwarearchitektur in der Fahrzeugentwicklung Softwarearchitektur oder Systemarchitektur? Was ist überhaupt Architektur? Architektur in der Softwaretechnik Anforderungstypen Abgrenzung zur Systemarchitektur Konzepte über alles Abstraktion erzeugen Umgang mit Abstraktion Domänenspezifische Datentypen Architektursichten Ein System partitionieren Separation of Concerns Lokale und globale Kompliziertheit ausbalancieren Schichtenarchitekturen Komponentenarchitekturen Das KISS-Prinzip 33

3 viii Inhaltsverzeichnis 3 Motive für den Einsatz von AUTOSAR Der Mythos der stabilen Anforderung Architektur und Risikomanagement Komplexität und Zuverlässigkeit Hardwareunabhängigkeit fördern Steuergerätezentrierte und funktionsorientierte Sicht Wiederverwendung von Komponenten Hilfe für die Systemintegratoren Schnittstellenaustausch Basissoftware Qualitative Aspekte 44 4 AUTOSAR im Detail Ziele Schwerpunkte Organisation Struktur Mitglieder Geltungsbereich Standardkontext Am Beispiel JasPar Am Beispiel HIS Zeitliche Einordnung Release 1.0»proof of concept« Release 2.0»RTE und Konfiguration« Release 2.1»Abrundung« Release 3.0»Weiterentwicklung« Release 3.1»OBD-II« Zukünftige Releases Erreichter Reifegrad Einsatzmöglichkeiten von AUTOSAR Tief eingebettete Automotivsysteme Nicht im Fokus des Standards Weitere potenzielle Einsatzgebiete Rechtliche Aspekte 63

4 Inhaltsverzeichnis 4.8 Grundlegende Begriffe Methodology Virtual Functional Bus (VFB) Software Component (SW-C) Port Port Interface (Interface) Runnable Entity (Runnable) Run-Time Environment (RTE) Die Spezifikation Struktureller Aufbau: Kategorien, Verzeichnisse und Dateinamen Inhaltlicher Aufbau: Einstiegspunkte und weitere Orientierung Aufbau der Softwarespezifikationen: Effektiv Informationen ermitteln 70 Teil II Engineering 5 Die AUTOSAR-Methodik Was ist die AUTOSAR-Methodik? Grafische Notation Bezugnahme auf Elemente des AUTOSAR-Metamodells (Reference to elements of the meta model) Aktivität (Activity) Unterstützung/Führung (Guidance) Fluss von Arbeitsprodukten (Flow of Work Products) Abhängigkeit (Dependency) Komposition/Zusammenstellung (Composition) Grundlegender Ablauf Erläuterung wichtiger Konfigurationsschritte Systemkonfiguration ECU-Konfiguration Aufteilung zwischen den beteiligten Parteien 83 6 Die Systemsicht/der Virtual Functional Bus Einordnung entsprechend der AUTOSAR-Methodik Virtual Functional Bus (VFB) 86

5 x Inhaltsverzeichnis 6.3 Grafische Notation Softwarekomponente (Component) Anwendungssoftwarekomponente (Application Software Component) Atomare Softwarekomponente (Atomic Software Component) Komposition (Composition) Sensor/Aktor-Softwarekomponente (Sensor/Actuator Software Component) Runnable Entity (Runnable) Ports Port Interface (Interface) Assembly Connector (Connector) Beispiel: Warnblinkfunktion aus VFB-Sicht Übersicht Detailbetrachtungen 95 7 Kommunikationsmechanismen Einordnung entsprechend der AUTOSAR-Methodik Kommunikation zwischen Softwarekomponenten Sender/Receiver Multiplizität Explizit Implizit Client/Server Events Einschränkungen Runnable-Aktivierungsmöglichkeiten Empfangsmechanismen und Runnable-Kategorien Kommunikation in Softwarekomponenten Beispiele Explizite Sender/Receiver-Kommunikation mit Datensemantik Client/Server-Kommunikation 114

6 Inhaltsverzeichnis 8 Die Steuergerätesicht (ECU-Sicht) Einordnung entsprechend der AUTOSAR-Methodik Aktivitäten Die AUTOSAR-Schichtenarchitektur (AUTOSAR Layered Software Architecture) Anwendungssoftware (Application Layer) AUTOSAR Runtime Environment (RTE) Die Generierung der RTE Basissoftware (Basic Software) Serviceschicht (Services Layer) Steuergeräteabstraktionsschicht (ECU Abstraction Layer) Mikrocontrollerabstraktionsschicht (Microcontroller Abstraction Layer) Complex Device Drivers Die Architektursymmetrie Die Basissoftware Einordnung der Basissoftware Aufbau der Basissoftware Einordnung der Basissoftwaremodule Funktionale Kurzbeschreibung der Basissoftwaremodule Die Systemdienste Der Geräte-Stack Der Speicher-Stack Der Kommunikations-Stack I/O-Stack Die Complex Device Drivers Kommunikationsbeziehungen in der Basissoftware Erlaubte Kommunikationsbeziehungen In Ausnahmefällen gestattete Kommunikationsbeziehungen Verbotene Kommunikationsbeziehungen Implementation Conformance Classes Beispiele Das Zusammenspiel von BSW-Modulen im Kommunikations-Stack Das Zusammenspiel von BSW-Modulen im Speicher-Stack 147

7 I xii Inhaltsverzeichnis 10 Performance - oder»was kostet AUTOSAR?« Ressourcenverbrauch resultiert in Entwicklungsund Herstellungskosten Kostenoptimierung durch Performance-Optimierung Benchmarking - Ermittlung des Ressourcenbedarfs Angabe des Ressourcenbedarfs Ressourcenanforderungen an eine AUTOSAR-ECU Objektorientierung zur Performance-Steigerung Schlussfolgerungen Variantenmanagement Herangehensweise Softwarebasis analysieren Weiterentwicklung parallelisieren Voraussetzungen schaffen AUTOSAR ermöglicht Variantenmanagement Variantenmanagementsysteme einsetzen Beispiel: Warnblinken und Variantenmanagement Schlussfolgerung 173 Teil IM Management 12 AUTOSAR kritisch betrachtet Neue Abhängigkeiten im Entwicklungsprozess Bindung an einen Werkzeughersteller Werkzeugintegration Austauschbarkeit der AUTOSAR-XML-Dateien Releases und Revisions des Standards Modellierung und Integration Schnittstelle und Semantik Das Problem der Modellierung dynamischer Abläufe Von der Integrationsnot in die Konfigurationsnot Die Dokumentation einer Konfiguration Das Prinzip der stabilen Abhängigkeit Architekturerosion Besondere technische Aspekte Sensorfusion Bandbreiten und andere Engpässe 185

8 Inhaltsverzeichnis xiii I Dynamik zur Laufzeitt Timing und Multitasking Beliebige Verschiebbarkeit von Komponenten Verwaltung mit technischem Sachverstand Anforderungen an den Architekten Betriebswirtschaftliche Aspekte AUTOSAR aus mikroökonomischer Sicht Der Nutzen von AUTOSAR in der Entwicklung Wiederverwendung Wiederverwendbarkeit auf Anwendungsebene Schutz des geistigen Eigentums - Intellectual Property Die Qualität wiederverwendbarer Komponenten Wiederverwendbarkeit der Basissoftware Austauschbarkeit Geschäftsmodelle Modell 1: Entwicklungsdienstleister Modell 2: Software als Gratisbeilage zur Hardware Modell 3: Verkauf fertiger Bibliotheken Produktmanagement mit AUTOSAR Bisherige Situation Änderung der Randbedingung Herausforderungen Soft- und Hardware wird leichter austauschbar für OEMs Welche AUTOSAR-Releases müssen unterstützt werden Was bedeutet»autosar-compliant« Kompatibilität mit»konventionellen«ecus Änderung des Fokus Chancen für den Zulieferer Reines Softwareprodukt Softwareteilprodukt Kombiniertes Hard- und Softwareprodukt Anwendungssoftware mit I/O-Hardwareabstraktion »Software as a product« Schlussfolgerung 213

9 xiv Inhaltsverzeichnis 15 Migrationsstrategien für bestehende Projekte Vorbereitungen Der aktuelle Stand Welche Ziele werden langfristig verfolgt? Welche I/O-Schnittstellen sind betroffen? Die Anforderungsstruktur gerade rücken Basissoftware Werkzeugsauswahl Ergonomie Angemessenheit für den gedachten Zweck Anpassung an die Arbeitsweise im Team Den Umgang mit dem Werkzeug beherrschen Pilotprojekte müssen wichtig sein Legacy-Code weiterverwenden Adapter Fassade Schrittweise Migration Mögliche Wege für ein Migrationsprojekt Basissoftware und Applikation separieren Nur eine neue Basissoftware einführen Zuerst die RTE und die SW-C-Ports Alles als Complex Device Driver Einsatz vertikaler Prototypen Tipps zum Vorgehen AUTOSAR-Konformität Was ist Konformität Was bedeutet AUTO SAR-konform Testspezifikation Testdurchführung Was wird getestet? Wie wird getestet? Testabdeckung Was bringt der Konformitätstest? Ausblick-AUTOSAR in der Zukunft Release 4.0»Conformance Testing« Release 5.0»...«242

10 Inhaltsverzeichnis xv I Anhang A Nützliche Links 247 A.l Standardlandschaft 247 A.2 AUTOSAR-Toolhersteller 247 В AUTOSAR-Entwicklungspartner 249 B.l Core Partners 249 B.2 Premium Members 249 B.3 Associate Members 251 В.4 Development Members 253 С Abkürzungen 255 D Glossar 259 E BSW-Module 265 Literatur 267 Stichwortverzeichnis 271