Autosar

ref

• https://www.einfochips.com/blog/autosar-in-automotive-industry/#:~:text=Basic%20Software%20Architecture%20(BSW),of%20engine%2C%20gearbox%2C%20etc.
• https://www.autosar.org/standards/classic-platform

키워드 : 표준화, 확장성

AUTOSAR 개요

• AUTOSAR는 자동차 OEM(Original Equipment Manufacturer) 및 1차 공급업체들이 ECU(Electronic Control Unit) 소프트웨어의 품질을 향상시키고, 개발 비용을 줄이며, 동일한 차량 애플리케이션에 대해 유사한 ECU 소프트웨어 컴포넌트의 재개발을 방지하기 위해 지원하는 개방형 시스템 아키텍처입니다.

본문

자동차 산업의 트렌드

• 자율 주행, 차량 간 통신(V2X), OTA(Over-The-Air) 업데이트, 예측 유지 보수 등과 같은 혁신적인 기능들이 차량 내 소프트웨어 기능에 기반하고 있습니다. 이러한 기능들이 원활하게 작동하기 위해서는 각 ECU가 효율적으로 작동해야 합니다.

과거의 문제점

• 과거에는 OEM이 사용하는 ECU 소프트웨어가 다양한 플랫폼에서 개발되었으며, 1차 공급업체와 그들의 벤더들이 OEM을 위한 ECU 소프트웨어를 설계할 때 사용되는 표준 소프트웨어 아키텍처가 없었습니다. 이로 인해 새로운 공급업체가 기존의 소프트웨어 아키텍처, 하드웨어 플랫폼, 그리고 ECU 소프트웨어 개발에 사용된 표준들을 이해하는데 큰 도전을 겪었습니다.
• 이 문제를 해결하기 위해, 2003년에 자동차 1차 공급업체, 반도체 제조업체, 소프트웨어 공급업체, 도구 공급업체 등이 모여 AUTOSAR 컨소시엄을 창설했습니다.

목적

• AUTOSAR은 개방형 및 표준화된 자동차 소프트웨어 아키텍처로, 애플리케이션 소프트웨어와 기본 차량 기능 간의 인터페이스 표준화를 지원합니다. 이는 멤버들에게 복잡한 전자/전기 차량 환경 관리에 있어 여러 혜택을 제공하며, 소프트웨어 아키텍처의 표준화를 통해 품질 향상과 개발 시간 및 비용 절감을 도모합니다.

아키텍쳐

• AUTOSAR 아키텍처는 소프트웨어 개발을 위한 개방형 시스템 아키텍처로, 다음 3개의 주요 계층으로 구성됩니다
  • 기본 소프트웨어 아키텍처(Basic Software Architecture -모든 AUTOSAR ECU 공통)
  • AUTOSAR 런타임 환경(AUTOSAR Runtime Enviroment)
  • 애플리케이션 계층(Application Layer)

BSW

• Basic Software Architecture
• 다양한 계층으로 구성된 수백개의 소프트웨어 모듈로 구성됩니다.
• 이를 통해 BSW를 설계한 공급업체가 엔진, 기어박스 등의 ECU를 작업하는 다른 공급업체와 이를 공유할 수 있습니다.

기본 소프트웨어 아키텍쳐 계층

• Microcontroller Abstraction Layer (MCAL)
  • 하드웨어 추상화 계층
  • 특정 MCU에 대한 인터페이스를 구현합니다
  • MCAL은 차량 내의 특정 마이크로컨트롤러와 소프트웨어 간의 연결 다리 역할을 합니다
  • 소프트웨어 계층이 마이크로컨트롤러와 레지스터를 통해 직접 소통할 수 있도록 해줍니다.
  • 시스템 드라이버, 진단 드라이버, 메모리 드라이버, 통신 드라이버(CAN, LIN, Ethernet 등), I/O 드라이버 등 다양한 드라이버를 제공합니다.
• ECU Abstraction Layer
  • 상위 SW 계층에 특정 ECU 서비스를 제공합니다.
  • 이 계층과 드라이버들은 MCU와 독립적이며, ECU 하드웨어에 의존성이 있습니다.
  • ECU의 모든 주변 장치 및 장치에 접근할 수 있게 해주며, 통신, 메모리, I/O 등의 기능을 지원합니다.
• Service Layer
  • AUTOSAR 기본 SW 아키텍쳐의 최상위 계층입니다
  • 서비스 계층에는 OS가 포함되어있으며, OS는 SW가 차량 내에서 어떻게 동작하는지를 관리합니다
  • 이 OS는 Application 계층부터 MCU까지 전 범위까지 모든 계층을 관리하고 조정합니다.
  • 역할: 마이크로컨트롤러와 애플리케이션 계층 사이의 인터페이스 역할을 하며, 애플리케이션 작업을 스케줄할 수 있습니다.
  • 담당 서비스: 네트워크 서비스, 메모리 서비스, 진단 서비스, 통신 서비스, ECU 상태 관리 등을 담당합니다.

런타임 환경 (RTE 계층)

• BSW와 application 계층 사이의 미들웨어 계층으로 applicationSW에 대한 통신 서비스를 제공합니다

Application 계층

• AUTOSAR의 애플리케이션 계층는 소프트웨어 아키텍처의 최상위 계층이며 사용자 지정 기능 구현을 지원합니다.
• 이 계층은 특정 소프트웨어 구성 요소와 지침에 따라 특정 작업을 수행하는 다양한 애플리케이션으로 구성됩니다.
• 애플리케이션 소프트웨어 구성 요소, 소프트웨어 구성 요소의 포트 및 포트 인터페이스로 구성된 세 가지 구성 요소로 구성됩니다.
• AUTOSAR는 애플리케이션 계층의 소프트웨어 구성 요소에 대한 표준화된 인터페이스를 보장합니다.
• 애플리케이션 소프트웨어 구성 요소는 차량 기능을 지원하는 간단한 애플리케이션을 생성하는 데 도움이 됩니다.
• 소프트웨어 구성 요소 간의 통신은 가상 함수 버스를 사용하여 특정 포트를 통해 가능합니다.
• 이러한 포트는 또한 소프트웨어 구성 요소와 AUTOSAR 기본 소프트웨어(BSW) 간의 통신을 용이하게 합니다.
• 위에 설명된 AUTOSAR 아키텍처는 실시간 요구 사항과 안전 제약을 지원하는 클래식 플랫폼입니다.
• MCU를 기반으로 하는 클래식 플랫폼은 ECU가 차량 센서 및 actuator에 접근할 수 있도록 허용하여 네트워킹 및 보안 분야의 애플리케이션을 지원할 수 있습니다.

Adaptive AUTOSAR의 필요성

• 요약 : 표준화된 adaptive 프레임워크를 통해 혁신, 협업 및 최첨단 자동차 기능의 제공에 있어 중추적인 역할을 하고 있습니다.

Classic AUTOSAR의 한계

• 2003년부터 2015년까지 Classic AUTOSAR는 잘 확립된 플랫폼으로, 차량 내 60-80개의 ECU를 운영하는 데 적합했습니다.

자동차 산업의 진화

• IoT 기반의 자동차 트렌드(예: V2X 연결성, 자동 운전)의 발전으로 인해 전기화가 급증하면서, 시장에서는 더 많은 기능과 장치를 지원할 수 있는 새로운 아키텍처의 필요성이 대두되었습니다.

Adaptive AUTOSAR의 출현

• 기존의 Classic AUTOSAR 플랫폼은 이러한 메가 트렌드를 지원하기에 적합하지 않았기 때문에, 더 강력하고 유연한 E/E 아키텍처가 요구되었고, 이에 따라 Adaptive AUTOSAR가 2017년 3월에 출시되었습니다.

Adaptive AUTOSAR 아키텍처의 특징

• 고성능 중앙 애플리케이션 서버 : 이 시스템은 고성능 컴퓨팅을 지원하는 중앙 애플리케이션 서버를 포함합니다.
• 실시간 기능 지원: Ethernet 기반의 ECU는 실시간 기능을 지원합니다.
• 확장성과 동적 아키텍처: Adaptive AUTOSAR는 확장 가능하며, 차량의 수명 주기에 걸쳐 애플리케이션을 업데이트할 수 있는 동적 아키텍처를 가지고 있습니다.
• 미래 지향적 자동차 애플리케이션 지원: 인포테인먼트, V2X, 예측 유지보수, 자동차 앱, 카메라, 레이더, 라이다 센서를 사용하는 ADAS 기능, 지도 업데이트, 전기화 등을 지원합니다.

AUTOSAR 2023의 주요 트렌드:

• 사이버 보안 강화: 차량과 모든 것(V2X) 간의 안전한 통신을 가능하게 하는 사이버 보안에 대한 초점이 증가하고 있습니다.
• OTA 업데이트 지원 강화: 공중을 통한(Over-The-Air) 업데이트 지원을 강화하고 있습니다.
• AI 통합: ADAS 및 자율 주행 기능을 위한 인공 지능(AI) 통합이 진행되고 있습니다.