本帖最后由 安小芯 于 2022-5-19 16:34 编辑
基于RT-Thread内核的AUTOSAR在n32g上的实现
作品来源：RT-Thread
一、项目介绍 随着小米宣布造车，当下“软件定义汽车”的趋势如火如荼，autosar的全称Automotive Open System Architecture，即汽车开放软件架构，这正如TCP/IP对网络进行统一，autosar是对汽车软件技术的统一，TCP/IP制定的初衷是为统一网络标准从而诞生了今天的互联网，而AUTOSAR的制定是为实现汽车电子软件的统一从而实现汽车电子软件的复用。本项目是基于autosar3.1的开源代码arctic core，在此基础上，完成在n32g45x上的mcal驱动，适配RT-Thread内核为autosar的操作系统。
目前已完成mcal的mcu驱动，autosar的osek操作系统已经能在n32g45x上正常调度，移植rtthread到arctic core，但是在适配OSEK/VDX的接口过程中，发现这个适配工作不是一两个月所能完成，因为osek/vdx的标准非常严格，如果对OSEK/VDX感兴趣的小伙伴可以一起加入rtthread对osek/vdx的适配。 二、简述AUTOSAR及OSEK/VDX2.1 AUTOSAR的分层模型及各层简述
AUTOSAR从上往下分为应用层、RTE层和基础软件层（BSW）。
应用层由多个软件组件SWC组成，每个SWC是具有一定功能的模块，如汽车发动机控制逻辑，这些模块可以由matlab的autosar软件包依据模型进行设计；RTE全称Runtime Environment，即运行时环境，它的内部是一条autosar框架定义的虚拟功能总线（VFB），SWC、BSW通过这条虚拟功能总线进行通信。
BSW从上到下分为服务层、ECU抽象层、MCU抽象层，分层的目的是为了实现各层的复用和对下一层的隔离，这正如RT-Thread的分层思想那样，RT-Thread可以适配不同的MCU就是因为采用了驱动和设备分离的策略，RT-Thread的同一个设备因为注册了不同的驱动就可以驱动不同的MCU。在AUTOSAR中，和MCU有关的一层是MCU抽象层，及MCAL，用RTT的驱动和设备分离的思想来理解autosar的mcal就是同一个ECU抽象层因为注册了不同的MCU驱动就可以驱动不同的MCU。在autosar的成员中就有nxp这样的芯片原厂提供autosar的mcal。 2.2 简述OSEK/VDX接口api 在autosar的服务层中有一个符合OSEK/VDX标准的操作系统，负责内存管理、对各个功能的调度，api分为任务管理、中断处理、事件机制、资源管理、报警器。 2.2.1 任务管理api- StatusType ActivateTask ( TaskType <TaskID> )
- 将任务号为TaskID的任务由挂起态变为就绪态。
- StatusType TerminateTask ( void )
- 将任务由就绪态转为挂起态。
- StatusType ChainTask ( TaskType <TaskID> )
- 将当前任务由就绪转为挂起，并将TaskID的任务由挂起转为就绪，相当于TerminateTask和ActivateTask的连用。
- StatusType Schedule ( void )
- 执行一次调度。
2.2.2 事件api
- StatusType SetEvent ( TaskType <TaskID> EventMaskType <Mask> )
- 设置一个事件位，当执行SetEvent后等待该事件位的任务可以由等待态变为就绪态。
- StatusType ClearEvent ( EventMaskType <Mask> )
- 清楚事件位
- StatusType GetEvent ( TaskType <TaskID> EventMaskRefType <Event> )
- 返回TaskID任务的所有事件位
- StatusType WaitEvent ( EventMaskType <Mask> )
- 等待事件位，等待事件位的任务由就绪态转为等待态。
2.2.3 报警器（闹钟）api
- StatusType GetAlarmBase ( AlarmType , AlarmBaseRefType )
- 获取报警器的时基
- StatusType GetAlarm ( AlarmType TickRefType )
- 获取闹钟当前的tick
- StatusType SetRelAlarm ( AlarmType , TickType , TickType )
- 设置相对闹钟
- StatusType SetAbsAlarm ( AlarmType , TickType ,
- TickType <cycle> )
- 设置绝对闹钟
- StatusType CancelAlarm ( AlarmType )
- 取消闹钟
三、AUTOSAR开源代码arctic core软件框架和分析3.1 相关资源链接3.2 软件框架说明
在arch文件夹中的文件为MCU内核架构相关的文件，如cortex-m3，主要内容为M3的启动文件（见M3编程指南），MCU的固件库。
在boards文件夹中的文件为各个MCU的实现，包括对板子的配置。
system文件夹中包含了一个OSEK/VDX标准的操作系统。以MCU驱动的时钟设置为例，static void SetClocks(Mcu_ClockSettingConfigType *clockSettingsPtr)是autosar的mcal定义的一个接口，用于设置MCU的时钟，在n32g45x的实现如下： - /**
- * Set bus clocks. SysClk,AHBClk,APB1Clk,APB2Clk
- */
- static void SetClocks(Mcu_ClockSettingConfigType *clockSettingsPtr)
- {
- volatile uint32 StartUpCounter = 0, HSEStatus = 0;
- /* SYSCLK, HCLK, PCLK2 and PCLK1 configuration ---------------------------*/
- /* Enable HSE */
- RCC->CTRL |= ((uint32_t)RCC_CTRL_HSEEN);
- /* Wait till HSE is ready and if Time out is reached exit */
- do
- {
- HSEStatus = RCC->CTRL & RCC_CTRL_HSERDF;
- StartUpCounter++;
- } while((HSEStatus == 0) && (StartUpCounter != HSEStartUp_TimeOut));
- if ((RCC->CTRL & RCC_CTRL_HSERDF) != RESET)
- {
- HSEStatus = (uint32_t)0x01;
- }
- else
- {
- HSEStatus = (uint32_t)0x00;
- }
- if (HSEStatus == (uint32_t)0x01)
- {
- /* Enable Prefetch Buffer */
- FLASH->AC |= FLASH_AC_PRFTBFEN;
- /* Flash 2 wait state */
- FLASH->AC &= (uint32_t)((uint32_t)~FLASH_AC_LATENCY);
- FLASH->AC |= (uint32_t)FLASH_AC_LATENCY_2;
- /* HCLK = SYSCLK */
- RCC->CFG |= (uint32_t)RCC_CFG_AHBPRES_DIV1;
- /* PCLK2 = HCLK */
- RCC->CFG |= (uint32_t)RCC_CFG_APB2PRES_DIV1;
- /* PCLK1 = HCLK */
- RCC->CFG |= (uint32_t)RCC_CFG_APB1PRES_DIV2;
- #ifdef STM32F10X_CL
- /* Configure PLLs ------------------------------------------------------*/
- /* PLL2 configuration: PLL2CLK = (HSE / 5) * 8 = 40 MHz */
- /* PREDIV1 configuration: PREDIV1CLK = PLL2 / 5 = 8 MHz */
- RCC->CFG2 &= (uint32_t)~(RCC_CFG2_PREDIV2 | RCC_CFG2_PLL2MUL |
- RCC_CFG2_PREDIV1 | RCC_CFG2_PREDIV1SRC);
- RCC->CFG2 |= (uint32_t)(RCC_CFG2_PREDIV2_DIV5 | GetPll2ValueFromMult(clockSettingsPtr->Pll2) |
- RCC_CFG2_PREDIV1SRC_PLL2 | RCC_CFG2_PREDIV1_DIV5);
- /* Enable PLL2 */
- RCC->CTRL |= RCC_CR_PLL2ON;
- /* Wait till PLL2 is ready */
- while((RCC->CTRL & RCC_CR_PLL2RDY) == 0)
- {
- }
- /* PLL configuration: PLLCLK = PREDIV1 * 9 = 72 MHz */
- RCC->CFG &= (uint32_t)~(RCC_CFG_PLLXTPRE | RCC_CFG_PLLSRC | RCC_CFG_PLLMULL);
- RCC->CFG |= (uint32_t)(RCC_CFG_PLLXTPRE_PREDIV1 | RCC_CFG_PLLSRC_PREDIV1 |
- GetPllValueFromMult(clockSettingsPtr->Pll1));
- #else
- /* PLL configuration: PLLCLK = HSE * 9 = 72 MHz */
- RCC->CFG &= (uint32_t)((uint32_t)~(RCC_CFG_PLLSRC | RCC_CFG_PLLHSEPRES |
- RCC_CFG_PLLMULFCT));
- RCC->CFG |= (uint32_t)(RCC_CFG_PLLSRC_HSE | GetPllValueFromMult(clockSettingsPtr->Pll1));
- #endif /* STM32F10X_CL */
- /* Enable PLL */
- RCC->CTRL |= RCC_CTRL_PLLEN;
- /* Wait till PLL is ready */
- while((RCC->CTRL & RCC_CTRL_PLLRDF) == 0)
- {
- }
- /* Select PLL as system clock source */
- RCC->CFG &= (uint32_t)((uint32_t)~(RCC_CFG_SCLKSW));
- RCC->CFG |= (uint32_t)RCC_CFG_SCLKSW_PLL;
- /* Wait till PLL is used as system clock source */
- while ((RCC->CFG & (uint32_t)RCC_CFG_SCLKSTS) != (uint32_t)0x08)
- {
- }
- }
- else
- { /* HSE fails to start-up, the application will have wrong clock */
- NVIC_SystemReset();
- }
- }
写好mcal的mcu后编译成可执行文件下载到板子上，AUTOSAR能够在n32g45x上正常运行，可以看到三个任务块在调度。下载工具用的是pyocd。
五、RT-THREAD的移植 由于源码采用的构建工具是makefile，所以需要将rtthread的源码和头文件路径添加到makefile文件。编译下载到板子上可以看到rtthread正常运行。
六、仓库地址七、项目视频八、总结和展望 本次移植过程中，mcal的移植较为轻松，适配n32g45x的寄存器花了不少时间，需要查看n32g45x的参考手册的寄存器定义一个一个的去改。移植rtthread到arctic core的源码比较简单，只是添加rtt的源码到arctic core的makefile。遗憾的是还没完成rtt适配OSEK/VDX的接口，希望对OSEK/VDX感兴趣的小伙伴加入进来，一起完成rtt对OESK/VDX的适配。
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