JavaScript is currently disabled.Please enable it for a better experience of Jumi.
 Annonsera Utgivningsplan Månadsmagasinet Prenumerera Konsultguide Om oss  About / Advertise
Guidelines for contributing Technical Papers: download PDF
ImageTänk om du var tvungen att köpa en separat dator för varje pc-program. Så är det för biltillverkarna idag. Elektroniktidningen gör en djupdykning i standarden som ska ändra på den saken.
När mjukvara började ersätta analog logik och mekanik i fordonen, skedde det på väl inarbetat mekaniskt manér -- varje ny funktion implementerades i sin egen styrenhet.

Integreringen av funktioner skedde med andra ord i hårdvara och inte i mjukvara som i pc-världen.

Och det finns fortfarande inget standardiserat sätt för biltillverkare att köpa mjukvara och hårdvara för sig. Vilket lett till att en ny BMW idag kan ha 100 processorer.

Dessutom passar hårdvaruintegration passar inte så bra med dagens komplexa funktioner. En funktion som aktiv sladdhävning är inte lokal utan samordnar sensorer och styrdon runt hela bilen.

Men nu är organisationen Autosar (Automotive Open System Architecture) på mycket god väg att definiera en standardplattform som ur tillverkarens synpunkt förvandlar bilens mjukvarusystem till en pc.

Alla är med i loppet

Lås, larm, klimatstyrning, sladdhävning, fönsterhissar, kollisionsvarnare - allt ska kunna tillhandahålls i form av mjukvarukomponenter. Och flera av dem ska kunna laddas i samma styrenhet.

autosar_stor Mjukvara för exempelvis ett antisladdsystem är helt oberoende av den faktiska hårdvaran. Autosar definierar den basmjukvara och de verktyg som krävs för att översätta mjukvaran till en given bil.
OBS: Klicka för att se hela bilden

Autosar ritar om branschkartan

Ladda bilen med 54 programkomponenter från lika många tillverkare. Sedan är det bara att tuta och köra ut den från fabriken.

Nej, så kommer det aldrig att bli. Men det är teoretiskt möjligt när Autosar förvandlar fordonet till en öppen plattform.

Image- Vi förväntar oss en omstrukturering av branschen, en ändring av affärsmodeller och leverantörer, säger Mecels vd Kent Eric Lång.

- Det kommer att få betydelse för produktionsansvar, garantier och arbetssätt. Och för hur man säkerställer kvalitet och skapar effektiva utvecklingsprocesser.

Mycket av arbetet med att utveckla en bilfunktion kommer att kunna tas för given i den rika Autosarplattformen. Vilket betyder att den tekniska tröskeln att producera bilfunktioner sjunker. Fler kommer att kunna göra det. Vilket borde leda till fler leverantörer.

Den som utvecklar en bilfunktion kan nå samtliga bilmärken med en enda implementation. Enkelheten kan också leda till att biltillverkarna själva i högre grad konstruerar egna funktioner, som blir enklare att återanvända från en bil till nästa.

Utvecklingsverktygen är av ett nytt slag som det ställs höga krav på. Exempelvis det verktyg som gör konfigureringen till den faktiska hårdvaran.

Image - Verktygen kommer att vara avgörande. Komplexiteten och konfigurerbarheten kommer att ge verktygsföretagen en viktigare roll än idag, säger Mikael Särnqvist på Mecel.

Paketlösningar sökes

Det kommer att finnas flera olika implementationer av Autosars basmjukvara att välja mellan.

- Branschen kommer att gå från att man tar mjukvaruuppdrag för att utveckla en nod, till att man säljer mjukvaruprodukter med tjänster som portering och integrering och testning. Som man gör inom exempelvis telekombranschen idag, säger Kent Eric Lång.

Ett företag skulle kunna bildas och ägna sig åt att bli expert på en enda av de 54 baskomponenterna och sälja sin implementation till alla.

Men biltillverkarna är antagligen mer intresserade av paketerbjudanden än att plocka ihop en godispåse från olika leverantörer.

Leverantörer har redan börjat samarbeta.

- Jag tror att tillverkarna kommer att efterfråga kompletta plattformar. Eller i alla fall kluster av moduler, säger Mikael Särnqvist.

Utan MCAL - ingen affär

Kommunikation, minneshantering, MCAL och diagnos kan vara några sådana kluster.

- Jag gissar att det kanske kommer att finnas en 5-6 aktörer, som i sin tur kanske köper in från ett 50-tal, säger Klas Lundgren på Saab.

Hårdvarutillverkaren - slutligen - kommer att behöva uppgradera sin repertoar av fordonsprocessorer från 8-bitare till 16- och 32-bitare. I alla fall om man vill utnyttja en av de stora poängerna med Autosar, att kunna ladda flera komponenter i samma ECU.

- Det är ganska osannolikt att åttaabitare orkar med Autosar, säger Mikael Särnqvist.

Och för att tillverkaren ska kunna sälja sin styrkretsar måste han kanske leverera den med det hårdvaruabstraktionslager kallat MCAL som ingår i RTE-implementationen.

Ytterligare något att begrunda för processortillverkarna är att deras prestanda plötsligt blir betydligt lättare att jämföra med konkurrentens. Hela Autosarstacken är ju given. Det är bara att ladda in en applikation i respektive ECU och plocka fram amperemätaren.
 
Överkurs:
Såhär utvecklar du en Autosarkomponent

Autosar låter dig vinka adjö till allt vad portering heter: du kan utveckla en enda mjukvara och sälja den till samtliga bilmodeller och årsmodeller.

Du gör all din programutveckling mot ett programgränssnitt som heter RTE (runtime environment). Varje ECU som vill kunna användas i Autosar måste levereras med en RTE-implementation.

Den isolerar dig från alla hårdvaruberoenden och innehåller alla funktioner du behöver för att bygga allt från låsningsfria bromsar till fönsterhissar.

Här finns ett realtidsoperativsystem och ett programbibliotek om 54 stycken Basic Software Modules (BSWM).

Modul nummer 45 är en timer som andra moduler kan läsa. Modul 93 testar RAM-minnet. Modulerna 80-82 är drivrutiner för Can, Flexray och Lin. Modul 200 är krypteringsprogram. Modul 21 emulerar EEPROM i Flashminne.

Modul 1 är operativsystemet - en variant av Osek OS utökad med bland annat minnesskydd.

RTE utnyttjar i sin tur ett hårdvaruabstraktionslager (MCAL, Microcontroller Abstraction Layer) som standardiserar ett gränssnitt till årocessorns AD-omvandlare, avbrottshantering, minne, och så vidare. Du behöver inte ens veta om du kör på en NEC eller en Infineon.

Din tillämpning består av en eller flera Autosarkomponenter. De kommunicerar via en abstrakt buss som heter VFB (virtual function bus) och stöder client-server och send-receive.

Du behöver inte hålla reda på nätverkets fysiska topologi. Komponenter som råkar hamna på samma processor kommunicerar via den. Komponenter på olika processorer kommunicerar via fysiska bussar och gateways. Men detta behöver du alltså inte bry dig om.

All abstraktion till trots - i slutänden måste en massa binärkod distribueras ut till bilens ECU:er (embedded control units).

Utöver mjukvaran måste därför du producera systembeskrivningar och hårdvaruspecifikationer. Och deklarationer av dina egna komponenter - hur mycket CPU-tid behöver de? Hur mycket minne?

Alla dessa xml-, programkods och headerfiler matar du sedan in i ett verktyg, en konfigurerare (inköpt från en värdig leverantör) som fördelar ut komponenterna på de tillgängliga ECU:erna.

Vissa bivillkor kan finnas, som att en sensorkomponent måste exekvera på sin sensorhårdvara. Men i princip kan en Autosarkomponent placeras på godtycklig tillgänglig ECU.

Systemet som genereras är statiskt - komponenterna byter aldrig ECU under drift.

Har du ett bra verktyg berättar det för dig om du riskerar problem med timing, minne, strömförbrukning eller prestanda.
Ambitionen på sikt är att alla delsystem i bilen ska kunna implementeras som mjukvarukomponenter enligt Autosars standard: chassi, powertrain, body, infotainment, telematik och säkerhet.

Som initiativ i fordonsbranschen saknar Autosar motstycke. Det gäller inte bara omfattningen utan också uppslutningen.

Standarden började som en tysk diskussionsklubb i augusti 2002. Ett år senare anslöt sig Frankrike, Japan och Ford. Efter ytterligare ett år gjorde General Motors gruppen komplett.

Sverige är med: Volvo Cars representerar Ford, Saab i Trollhättan har en nyckelroll i GM och Autoliv är premiummedlem.

En stor del av standarden är specifikationen av basmjukvaran - 54 stycken Basic Software Modules (BSWM). Det är via dessa som programmeraren kommer åt fordonet. Basmjukvaran motsvarar Windows (eller Linux) på en pc.

Samma källkod i alla bilar

Oavsett vilket bilmärke det gäller, oavsett vilka styrenheter och sensorer den använder, så ser gränssnittet till basmjukvaran ut på samma sätt. Det betyder att en och samma mjukvara fungerar utan portering på samtliga bilmärken och årsmodeller. Precis som ett Windowsprogram inte behöver anpassas till olika datormodeller.

Basmjukvaran innehåller bara grundläggande operativsystemsfunktioner.

Image - Där finns inga applikationer, sådana funktioner som kunden ser och som vi som tillverkare vill konkurrera med, säger Lennart Lund, Volvos man i Autosar och styrgruppens nyblivne talesman.

Men det finns en framtida ambition inom Autosar att också addera funktioner av enklare slag i standarden, som styrning av vindrutetorkaren.

Autosar tillhandahåller själv inga implementationer. Organisationen specificerar bara gränssnitten. Det är upp till olika mjukvarutillverkare att implementera dem. Och upp till biltillverkare att plocka och välja i utbudet för att sätta ihop sin favoritbil.

Sponsrade implementationer

Det finns ett hönan och äggetproblem: utan efterfrågan produceras inga Autosarimplementation, och tvärtom. Lösningen har varit att göra en upphandling där femton företag till slut fick implementera olika delar standarden.

- Tillverkare och leverantörer sponsrar för att få fram implementationer, säger Saabs representant Klas Lundgren.

Det är också ett sätt att testa standarden.

- På så sätt säkerställer vi att specifikationerna inte innehåller luckor eller motsägelser sinsemellan, säger Lennart Lund.

Hittills har man genomfört två validatoromgångar.

- De har bekräftat att specifikationerna är rättänkta. Validatorerna har inte hittat några grundläggande systemfel.

- Och som en positiv bieffekt har tidiga implementationer dykt upp på marknaden.

Autosar nöjer sig inte med att standardisera mjukvaran. Man ger sig också på utvecklingsverktygen.

Mellan årsmodell 2008 och 2012 av din bil kommer styrnodernas prestanda att hinna växa dramatiskt. Alltså kommer du att kunna rationalisera några.

Om ditt Autosarverktyg uppfyller de högsta förhoppningarna behöver du nu bara mata in nya beskrivningar av hårdvaran och låta ditt verktyg räkna ut en ny konfigurering på färre styrnoder.

När två komponenter ligger på samma fysiska ECU kan de kommunicera effektivt - men vad händer med eventuella realtidskrav om komponenterna råkar hamna på olika ECU:er? Sådana bivillkor ska verktygen helst också ta hänsyn till.

Autosar används redan

För att utvecklare inte ska bli beroende av verktygen måste modellbeskrivningarna som verktygen använder standardiseras. Det gäller arbetsgången, uppgifter om komponenters minneskrav, nätverkstopologi, styrnodernas periferienheter, utplacering av komponenter, och så vidare.

En ny fas av Autosar startades vid årsskiftet efter andra valideringsomgången.

Nu kommer man att arbeta med bland annat användargränssnitt och säkerhetskritiska tillämpningar, som inte varit i fokus i den nuvarande versionen av standarden.

Under tiden har Autosar redan börjat användas.

- Det var flera redan förra året som sade att de hade Autosarkomponenter. Innan specifikationerna var klara, berättar Kent Eric Lång.

Han är vd för Mecel som är ett av de utvalda företag som gjort provimplementationer.

Den version som spikats nu, Autosar 2.1, anses hur som helst vara tillräckligt komplett för att den ska kunna fungera som underlag för Autosarnoder.

- Vi har varit med i projekt där man redan tagit delar av standarden och infört i produkter, säger Kent Eric Lång.

- Rent tekniskt skulle jag kunna byta till Autosar idag, säger Klas Lundgren.

- Men jag har inga leverantörer som ger mig bra priser på plattformar.

- Mitt mål är att från och med januari nästa år försöka köra med Autosar. Men parallellt med vår nuvarande plattform. På så vis vill jag pressa leverantörerna och också få klart för mig vad som är bäst prismässigt och effektivitetsmässigt.

Autosar kommer inte att införas över en natt.

- Det kommer att ske successivt med Autosar, proprietärt och gamla standarder vid sidan av varandra, säger Kent Eric Lång.

- Kanske kommer vi att få se de första bilarna med Autosarnoder år 2008. Och helt säkert år 2009, säger Kent Eric Lång.

Image - Den första fasen bland kunderna är nu att bekanta sig med standarderna. Först nästa steg är att föra in Autosar i successivt i bilprojekt, säger Henrik Pihlgren, chef på verktygsleverantören Vector Scandinavia.

- Ingen OEM kommer att ta hela steget i ett kliv. Man gör det på ett par olika enheter till att börja med. Det här är en konservativ marknad med många carryovers med mindre förändringar från gamla projekt. Det hela fungerar som ett enda långt rullande projekt.

Första schemat sprack

Elektroniktidningen hittar ingen som säger något annat än att Autosar är på god väg och ingen är på kollisionskurs.

- Ja det är nog så. Det är få spelare du inte hittar i konsortiet, säger Lennart Lund.

- Det känns jättebra faktiskt. Det är ett spännande projekt. Det är roligt att det har fått acceptans i hela bilvärlden, Alla inser att den här typen av standardiseringsjobb måste till för att hantera så komplexa funktioner som vi numera sätter in i våra bilar. Det gör att det är ett bra driv på projektet.

Den optimistiska schema som lades från början har dock redan spruckit.

- Med så många spelare är det inte överraskande att man inte kan komma överens på en gång, säger Kent Eric Lång.

- Autosar startade 2004 och det var tänkt att det skulle slutföras förra året. Men man insåg att man inte var klar. Så en andra fas kickades igång.

En tredje utgåva är planerad till nästa årsskifte och ytterligare en ett år framåt.

- Jo, visst tar det tid men det är omfattande. Och det tuggar på med en hastighet som är betydligt högre än många andra standardiseringsprojekt, säger Lennart Lund.

- Det ligger många, många manår i detta projekt. Det har investerats mycket i både prestige, resurser och kompetens. Och det har momentum. Så det kommer att bli något, det är inget snack om det, säger Henrik Pihlgren. jan tångring

Läs mer: http://www.autosar.org/


MER LÄSNING:
 
Branschens egen tidning
För dig i branschen kostar det inget att prenumerera på vårt snygga pappers­magasin.

Klicka här!
SENASTE KOMMENTARER
Kommentarer via Disqus

Vi gör Elektroniktidningen

Anne-Charlotte Sparrvik

Anne-Charlotte
Sparrvik

+46(0)734-171099 ac@etn.se
(sälj och marknads­föring)
Per Henricsson

Per
Henricsson
+46(0)734-171303 per@etn.se
(redaktion)

Anna Wennberg

Anna
Wennberg
+46(0)734-171311 anna@etn.se
(redaktion)

Jan Tångring

Jan
Tångring
+46(0)734-171309 jan@etn.se
(redaktion)