Qué es AUTOSAR: arquitectura y aplicaciones

En los sistemas de automoción, la complejidad electrónica o eléctrica es cada vez mayor. En un vehículo moderno hay más de 100 unidades de control del motor, conocidas como ECU. Cada ECU incluye una serie de funciones que con frecuencia deben ser reformuladas desde cero cuando se cambia el hardware, como el procesador. Para los coches, es muy importante que el software de la aplicación sea independiente del hardware. Para conseguirlo, se realizan funciones fundamentales en AUTOSAR para crear y establecer una arquitectura de software abierta para las unidades de control de motores de automóviles. Este artículo ofrece una visión general de AUTOSAR.

Introducción a AUTOSAR

AUTOSAR fue desarrollado por varias empresas de automoción en 2003, como BMW, Continental AG, Daimler-Benz, Robert Bosch GmbH, Siemens VDO, para crear una arquitectura abierta y estándar para los dispositivos eléctricos y electrónicos de un coche. En el mismo mes de noviembre, la famosa empresa automovilística Ford se unió a nosotros como socio principal. En diciembre, Toyota Motor Corporation y Groupe PSA se unieron. En febrero de 2008, tras la adquisición de la empresa Siemens VDO por parte de Continental, dejó de ser un socio principal independiente de AUTOSAR.

En 2003, AUTOSAR lanzó cuatro grandes arquitecturas de software para la industria del automóvil. El trabajo de AUTOSAR puede dividirse en tres fases. En la fase 1, de 2004 a 2006, se llevó a cabo el desarrollo básico, mientras que en la fase 2, de 2007 a 2009, el desarrollo básico se amplió tanto a la arquitectura como a la metodología. En la fase 3, de 2010 a 13, se introdujeron mejoras en la protección y las preferencias. Los trabajos sobre la plataforma adaptativa comenzaron en 2016 y las principales acciones de desarrollo se publicaron en una versión combinada de AUTOSAR Clásica, Adaptativa y Fundamental.

¿Qué es AUTOSAR?

El término AUTOSAR significa "Arquitectura de Sistemas Abiertos de Automoción". Se trata de una arquitectura de software de automoción estandarizada y abierta. Esta arquitectura soporta las interfaces entre el software de aplicación y las funciones básicas del vehículo. También ayuda a establecer una arquitectura de software familiar del sistema de control del motor para todos los miembros de AUTOSAR.

AUTOSAR se utiliza para proporcionar ventajas inherentes a los asociados para gestionar sistemas eléctricos y electrónicos más complejos en un vehículo, como la integración sencilla, la conmutación de funciones dentro de la compleja red de control del motor (ECU) y el control del ciclo de vida de todo el producto.

Esta arquitectura de software para automóviles fue desarrollada conjuntamente por varios fabricantes de automóviles, desarrolladores de instrumentos y proveedores. Esta plataforma mejorará la funcionalidad del vehículo en la industria del automóvil sin alterar el modelo existente.

La unidad de control del motor del automóvil incluye las siguientes características

• Una interfaz robusta para el hardware, como los actuadores y los sensores
• Interfaz con los sistemas de bus de los vehículos
• Incluye un microcontrolador de 16/32 bits
• Memoria flash interna o externa
• Sistema en tiempo real

Arquitectura de Autosar con ejemplo

La arquitectura por capas de AUTOSAR divide el software en cinco niveles. Al principio, observamos un modelo de niveles basado en OSI, pero que explica la disposición jerárquica del software AUTOSAR. Por ello, se divide en tres partes: software fundamental, entorno de ejecución y capa de aplicación. En cada nivel, se abstraen determinados módulos de software y estos niveles se comunican mediante interfaces.

El diferentes niveles de la arquitectura AUTOSAR que se ejecutan en un microcontrolador, como la capa de aplicación, el RTE (entorno de ejecución), la capa de servicio y el BSW (software básico), etc. Cada nivel incluye módulos de software y servicios predefinidos para que el software de aplicación sea autónomo respecto a la unidad de control del motor.

Capa de aplicación

La primera capa de la arquitectura AUTOSAR es la capa de aplicación que soporta la implementación de la funcionalidad personalizada. Incluye componentes de software y varias aplicaciones que realizan tareas precisas según las instrucciones.

Esta capa consta de tres componentes: el software de aplicación, los puertos de software y las interfaces de los puertos. Para estos componentes, la arquitectura garantiza interfaces estandarizadas dentro de la capa de aplicación. Los componentes de software de esta capa ayudarán a generar aplicaciones sencillas para apoyar las funciones del vehículo.

La interacción entre estos componentes puede habilitarse a través de puertos precisos con un Bus de Función virtual. Estos puertos facilitarán la interacción entre el BSW de AUTOSAR y los componentes de software.
Se trata de una visión general de la arquitectura de AUTOSAR que soporta la provisión en tiempo real y las restricciones de seguridad. Dependiendo de la MCU, la plataforma estándar admite diferentes aplicaciones, como la seguridad y la conexión en red, permitiendo que las unidades de control del motor del vehículo se pongan en contacto con los sensores y actuadores del vehículo.

RTE (Entorno de ejecución)

RTE es una capa de middleware que proporciona servicios de comunicación a los componentes de software y aplicaciones de AUTOSAR, que incluyen partes de sensores o actuadores de AUTOSAR. El objetivo principal es hacer que los componentes del software sean independientes para mapear un sistema preciso de control del motor.

Las principales características de la RTE son las siguientes.

• Es específico del sistema de control del motor y de la aplicación.
• Se genera para cada unidad de control del motor.
• Su interfaz es totalmente independiente de la unidad de control del motor.

Nivel de servicio

Este es el nivel de software principal que proporciona varias funciones como las siguientes.

• Sistema operativo
• Servicio de memoria
• Comunicación en red para vehículos
• Gestión del estado de la unidad de control del motor
• Servicio de resolución de problemas

Esta capa proporciona módulos y servicios de software básicos para diversas aplicaciones.

Las principales características de la capa de servicios son las siguientes

• Específico para la MCU (unidad de microcontrolador) y un elemento del hardware de la ECU
• La interfaz es independiente para la ECU y la MCU

BSW (Software básico)

El nivel de software básico comprende tres niveles

• Nivel de abstracción de la ECU
• Conductores complejos
• MCAL (Nivel de abstracción del microcontrolador)

Nivel de abstracción de la ECU

• La interfaz con la capa de abstracción del microcontrolador y el controlador de dispositivo externo proporciona principalmente derechos de acceso a los dispositivos situados dentro o fuera de la MCU.
• La interfaz de programación de aplicaciones se utiliza para interactuar con la MCU.
• El objetivo principal de esta capa es crear una capa superior de software independiente de la disposición del hardware de la MCU.

Las principales características de la capa de abstracción de la UCE son las siguientes

• El montaje puede depender del hardware de la ECU, mientras que es independiente de la MCU
• La interfaz de alto orden puede ser independiente para las unidades de hardware de la MCU y la ECU

Conductores complejos

Estos niveles se utilizan para funciones más complejas que no están disponibles en otros niveles. Este nivel puede acceder directamente a la MCU. Los principales ejemplos son el control del valor eléctrico, el control de la inyección, la detección del aumento de la posición, etc.

El objetivo principal es cumplir con determinadas funciones y tiempos deseados para hacer funcionar sensores y actuadores compuestos.

Las principales características de los conductores compuestos son las siguientes.

• El montaje depende en gran medida de las ECUs, MCUs, etc.
• La interfaz de alto nivel se puede montar y normalizar sobre la base de la interfaz AUTOSAR

MCAL (Capa de Abstracción del Microcontrolador)

Este módulo de software accede directamente a los periféricos de la MCU en el chip y a los dispositivos externos que están mapeados en la memoria. El objetivo principal es crear una capa superior de software independiente de la MCU.

Las principales características de MCAL son las siguientes.

• El montaje depende de la MCU
• La interfaz de alto nivel no depende de la MCU.

Objetivos de AUTOSAR

Los principales objetivos de AUTOSAR son los siguientes

• Activación de la redundancia
• Las funciones de una unidad de control a otra unidad de control pueden realizarse dentro de la red
• Capacidad de servicio durante todo el ciclo de vida del producto
• Incorporación de módulos funcionales de diferentes proveedores
• Mayor uso de hardware COTS.
• Actualizaciones de software durante la vida del coche.
• Escalabilidad a diferentes coches
• Implementación de funciones esenciales como solución centralizada típica de la industria
• Requisitos de seguridad

Ventajas y desventajas de AUTOSAR

Las ventajas de AUTOSAR son las siguientes

• El intercambio de software puede ser posible entre diferentes empresas
• Reutilización de componentes de software
• La arquitectura básica del software es por capas.
• Coherencia de las interfaces
• Interoperabilidad
• El código del software se puede reutilizar.
• La flexibilidad del diseño es más
• Se reducirán los costes y el tiempo de desarrollo
• Se puede aumentar la eficiencia en el desarrollo funcional
• La transparencia y las distintas interfaces permitirán nuevos modelos de negocio.

Las desventajas de AUTOSAR son las siguientes.

• Complejidad
• Inversión inicial
• Curva de aprendizaje

Aplicaciones de AUTOSAR

Las aplicaciones de la arquitectura Autosar son las siguientes

• Infotainment
• Sensores como el LIDAR y el RADAR
• Mantenimiento predictivo
• Electrificación
• Funciones ADAS con cámara
• v2x
• Actualizaciones del mapa
• Aplicaciones en el sector de la automoción

FAQ

1). ¿Qué es AUTOSAR?

La arquitectura de sistemas abiertos para automóviles es un tipo de arquitectura de software para automóviles, desarrollada por varios proveedores y fabricantes de automóviles, etc.

2). ¿Cuál es el objetivo de AUTOSAR?

Permite utilizar un diseño de software basado en un modelo de componentes para un sistema de vehículos.

3). ¿Es AUTOSAR un sistema operativo?

No, pero tiene una especificación de sistema operativo.

4). ¿Cuál es el papel de RTE en AUTOSAR?

Se utiliza para proporcionar los servicios de infraestructura que permiten la comunicación entre los componentes de software que acceden a los módulos de software principales, como el sistema operativo y el servicio de comunicación.

5). ¿Cuáles son las capas de la arquitectura AUTOSAR?

Hay tres tipos de capas: RTE, capa de servicio y software básico.

6). ¿Quién ha desarrollado la arquitectura AUTOSAR?

Ha sido desarrollado por desarrolladores de herramientas, proveedores de automóviles y fabricantes.

7). ¿Cómo aprender AUTOSAR?

En primer lugar, aprende los fundamentos de la gente con experiencia y empieza a hacer planes para desarrollar ECUs de acuerdo con su arquitectura. Además, realiza algunos ejemplos en Matlab y analiza el código generado.

Por lo tanto, se trata de una visión general de AUTOSAR. Es una arquitectura de software estandarizada para automóviles, desarrollada por varios proveedores y fabricantes de automóviles. El objetivo principal es crear una capa entre el software de la aplicación y el hardware de la ECU. Por lo tanto, este software es principalmente independiente de cualquier microcontrolador y fabricante de coches que se prefiera, para que sea reutilizable en varios sistemas de unidades de control de motores individuales. Aquí tienes una pregunta: ¿cuál es la forma completa de AUTOSAR?