本文给大家讲解一些高端内容，域控制器的相关开发及控制，将域控制器，就绕不开AP Autosar ，绕不开Simulink， 如果把原来在TC3xx上的模型，迁移到AP Autosar上，就成为大家的一致难题。本文就一起给大家唠唠AP Autosar的那些事！

一：动力域控制器概述

之前的文章，讲解目前三电领域比较常用的CP Autosar如何与Simulink进行建模的耦合，但随着域控制器的发展，动力域控也逐渐向集中式发展，如下图所示：

从单个分布式控制，到集中式一体控制，BMS与MCU的控制算法逐步会部署到VCU，而我们目前的BMS/MCU会逐步变成采集终端与控制终端。

而终端控制多数以大算力芯片为主，而大算力芯片，运行都是Linux, QNX为主。在此类系统上，目前多数都是部署AP Autosar，而AP Autosar 里面的进程，是从哪里来的呢？目前可以用Simullink进行生成，并进行联合部署，优化！如下图所示：

目前根据项目的经验，目前域控制中，已经完成部署在域控制器中功能如下所示，同时各个厂家都在以老鼠搬家的模式，把电机，电池相关控制逻辑逐步的迁移到动力域空气中。

1：动力系统管理（集成部分电机/发动机/变速箱控制）

• 扭矩分配与控制

            根据驾驶需求和车辆状态，动态分配发动机、电动机或混合动力系统的扭矩输出，优化动力性能。

• 变速器管理

            控制变速器的换挡逻辑，确保换挡平顺性和动力传递效率，同时支持多种驾驶模式（如经济模式、运动模式）。

• 引擎与电机控制

              精确控制内燃机的点火、喷油和气门正时，或电动机的电流、电压和转速，提升动力响应和能效。

2：能量管理与优化（集成部分BMS/热管理控制）

• 电池管理系统（BMS）

             监控电池状态（如SOC、SOH），管理电池充放电过程，延长电池寿命，确保电池安全。

• 能量回收与再生制动

            在制动或减速过程中，回收能量并存储到电池中，提升能源利用效率。

• 热管理系统

            控制发动机、电动机、电池和电子元件的冷却与加热，确保系统在最佳温度范围内运行。

3：故障诊断与安全（三电系统故障诊断统一化）

• 电气智能故障诊断

            实时监测动力系统的运行状态，及时发现并诊断故障，提供故障预警和保护措施。

• 功能安全（ISO 26262）

            确保动力域控制器在发生故障时仍能维持车辆的基本功能，防止事故发生，满足ASIL-C或ASIL-D安全等级要求。

4：通信与网关功能（与其它域的通讯控制）

• 总线通信

            支持CAN、CAN-FD、Gigabit Ethernet等通信协议，实现动力域控制器与其他域控制器（如底盘域、座舱域）之间的数据交互。

• 信息安全

             提供数据加密和安全通信机制，防止黑客攻击和数据泄露，确保车辆网络安全。

            软件在线更新（执行端A/B备份SOTA）

• 远程升级

             支持动力域控制器的软件远程升级，修复漏洞、优化性能或增加新功能，延长产品生命周期。

5：驾驶策略与模式管理（集成部分四驱功能）

• 驾驶模式切换

             根据驾驶员的选择（如经济模式、运动模式、雪地模式），调整动力系统的响应特性和能量分配策略。

• 预判驾驶策略

             通过分析驾驶行为和路况信息，提前调整动力输出，提升驾驶体验和能效。

二：AP Autosar概述

因对大家对CP Autosar 都比较熟悉，故我们就用对比的手法，进行讲解啥是AP Autosar？

1：架构对比

• CP (Classic Platform): 有明显的分层结构，模块之间存在上下层关系。

• AP (Adaptive Platform): 分为Foundation和Service两部分，这两部分内部没有上下层关系，而是基于服务（SOA）进行交互。

2：运行平台对比：

• CP: 芯片算力一般低于1000DMIPs。

• AP: 芯片算力高于20000DMIPs。

• CP: 运行在8bit、16bit、32bit的微控制器(MCU)中，如英飞凌的TC3xx，瑞萨的RH850等。

• AP: 运行在64bit的高性能处理器(MPU)、CPU等中，如瑞萨的H3，英伟达的Xavier等，也可运行在虚拟硬件上。

3：操作系统对比：

• CP OS: 硬实时OS。

• AP OS: 软实时OS。

• CP OS: 使用OSEK OS标准，由CP AUTOSAR供应商开发，如EB、VECTOR等。

• AP OS: 使用POSIX OS标准，由专门的OS厂商开发，如eSOL的eMCOS、黑莓的QNX等。

4：软件架构设计对比：

• CP: 将与硬件相关的及通用系统功能定义为BSW模块，应用功能定义为独立的软件组件(SWC)，SWC与BSW分离，BSW可配置且可重复使用，不开源。

• AP: 遵循面向服务的架构(SOA)设计范式，重用软件市场成熟组件，缩短开发周期，充分利用各种开源软件。

三：AP 开发的方法论

AP（Adaptive Platform，自适应平台）开发的核心方法论围绕模块化设计、面向服务的架构（SOA）、持续验证与迭代展开，旨在构建高灵活性、可扩展且符合AUTOSAR标准的汽车电子系统。以下是其核心方法论的详细说明，综述如下图所示：

1. 模块化与组件化设计

核心原则：

将系统拆分为独立的、可复用的软件组件（SWC），每个组件负责单一功能（如电机控制、电池管理），并通过标准接口与其他组件交互。

类比：

像乐高积木一样，每个组件（积木块）可独立开发、测试，并通过接口（积木接口）组合成完整系统。

优势：

降低开发复杂度，提升组件复用性，便于后续功能扩展或维护。

2. 面向服务的架构（SOA）

核心原则：

通过服务接口（Service Interface）实现组件间通信，支持动态发现、调用和组合服务，提升系统的灵活性和可扩展性。

示例：

电机控制服务通过SOME/IP接口调用电池管理服务的GetBatterySOC方法，获取电池电量信息。

关键概念：

服务提供者（Provider）：实现服务功能（如电池状态查询）。

服务消费者（Consumer）：调用服务（如电机控制请求电池状态）。

服务接口定义：使用ARXML（AUTOSAR XML）定义服务接口（如SOME/IP的Service ID、Method ID）。

3. 持续验证与迭代开发

核心原则：

通过模型在环（MIL）、软件在环（SIL）、硬件在环（HIL）测试，持续验证系统功能、性能和安全性，确保符合AP AUTOSAR标准。

工具支持：

• MIL测试：Simulink Test、dSPACE SystemDesk。

• SIL测试：vsomeip、FastDDS模拟环境。

• HIL测试：NI VeriStand、ETAS LA9。

关键流程：

• 需求分析：明确系统需求（如功能安全ASIL-D、通信时延<10ms）。

• 模型开发：使用Simulink等工具开发功能模型，并生成ARXML接口定义。

• 代码生成：通过Embedded Coder生成符合AP AUTOSAR C++14/17标准的代码。

• 仿真测试：在MIL/SIL/HIL环境中验证系统功能，生成覆盖率报告（如语句覆盖率≥90%）。

• 部署与集成：将代码部署到AP AUTOSAR平台，验证服务间通信和时序。

4. 标准化与接口定义

核心原则：

严格遵循AP AUTOSAR标准，使用ARXML定义系统架构、组件接口和服务通信，确保系统兼容性和互操作性

示例：

在ARXML中定义电机控制服务的SOME/IP接口，明确SetTorque方法的请求和响应格式。

关键标准：

• AP AUTOSAR R21-11：定义服务接口、通信协议和执行模型。

• SOME/IP：用于服务间通信的协议，定义Service ID、Method ID和事件。

• ARA库：如ara::com（通信）、ara::exec（进程管理），提供标准化接口。

5. 性能优化与资源管理

核心原则：

通过进程模型、调度策略和资源分配，优化系统性能（如响应时间、吞吐量）和资源利用率（如CPU、内存）。

示例：

为电机控制服务分配高优先级进程，确保其在负载突变时仍能快速响应。

关键技术：

• 进程模型：定义服务的进程名称、资源限制（如CPU亲和性、内存配额）。

• 调度策略：如实时优先级调度（RTOS）、时间触发调度（TTA）。

• 资源监控：使用ara::diag监控服务运行时的CPU、内存占用。

6. 团队协作与版本控制

核心原则：

通过版本控制、需求追踪和持续集成（CI），确保团队成员基于统一版本开发，提升协作效率。

示例：

在Git中创建分支开发新功能，通过Merge Request合并到主分支，并触发CI测试。

关键实践：

• 版本控制：使用Git管理Simulink模型、ARXML文件和代码。

• 需求追踪：使用Simulink Requirements管理需求，确保功能可追溯至AP AUTOSAR规范。

• 持续集成（CI）：通过Jenkins、GitLab CI自动化测试流程，生成覆盖率报告。

以下是针对AP（Adaptive Platform）应用开发流程的详细扩充版本，结合具体技术细节、工具链支持、最佳实践和验证步骤，为开发者提供可落地的指导框架。

四：AP应用开发流程详解

在Simulink与AP的联合开发验证过程中，需要的工具链及步骤如下所示：

1：服务接口定义与SOA通信配置

目标：基于AP AUTOSAR标准，定义服务接口及通信协议，确保组件间松耦合与动态交互。

步骤：

Step1:服务接口设计

• 方法（Method）：如SetTorque(int torque)

• 字段（Field）：如BatterySOC（只读）

• 事件组（EventGroup）：如TemperatureWarning（事件通知）使用ARXML（AUTOSAR XML）定义服务接口。

• 示例：

Step2: 通信协议配置

• Vector DaVinci Configurator：图形化配置ARXML和SOME/IP参数。

• ETAS ISOLAR-A：验证ARXML是否符合AP AUTOSAR元模型。

• Service ID：如0x1234

• Method ID：如0x0001（对应SetTorque）

• 传输层：TCP/UDP（根据实时性需求）

• 选择SOME/IP作为通信协议。

Step3: 配置服务发现与路由

• 配置ara::com的Service Discovery机制，支持动态服务注册与查找。

• 示例：在Manifest文件中定义服务实例.

2. Simulink建模与端口映射

目标：在Simulink中实现功能模型，并将其端口与AP AUTOSAR接口绑定。

步骤：

Step1：功能建模

• 电机控制模型：输入为扭矩请求，输出为实际扭矩。

• 电池管理模型：输入为充放电电流，输出为SOC和温度。

• 使用Simulink模块（如Stateflow、MATLAB Function）实现逻辑算法。

Step2 : 端口映射

• 输入端口→ Client接口的Method调用参数

• 输出端口 → Server接口的Field或Method返回值

• 使用AUTOSAR Blockset将Simulink端口映射到ARXML定义的接口

Step3 : 操作步骤

• 在Simulink模型中添加AUTOSAR Interface模块。

• 选择ARXML文件中的服务接口（如MotorControlService）。

• 将模型端口（如TorqueRequest）绑定到接口参数（如SetTorque.torque）。

• 消息建模（可选）示例：BatteryStatus消息包含SOC（uint8）和Temperature（int16）字段。

• 若需消息通信（如SOME/IP信号），使用AUTOSAR Message模块定义信号格式。

3. Simulink逻辑算法建模

目标：在Simulink中实现核心控制逻辑，确保功能正确性与实时性。

步骤：

Step1: 算法设计

• 电机扭矩控制：根据目标扭矩和实际扭矩的误差，通过PID调节输出PWM信号。

• 电池SOC估算：基于安时积分法或卡尔曼滤波。

• 使用Simulink模块（如PID Controller、Lookup Table）实现控制算法。

Step2: 时序与调度

• 配置模型采样时间（如10ms），确保与AP AUTOSAR的调度策略对齐。

• 注意：AP AUTOSAR支持抢占式调度，需避免任务超时。

Step3: 模型验证

• 通过Model Advisor检查模型是否符合AP AUTOSAR规范（如数据类型、端口命名）。

• 使用Simulink Test编写测试用例，验证算法逻辑（如扭矩响应时间<50ms）。

4. AP代码配置与生成

目标：配置代码生成选项，生成符合AP AUTOSAR标准的C++代码。

步骤：

Step1: 代码生成配置

• System target file：autosar_adaptive.tlc

• Language：C++14/17

• AUTOSAR：勾选Generate AUTOSAR adaptive components

• 在Configuration Parameters中设置：

• 配置ARA库支持（如ara::com、ara::exec）。

Step2: Manifest文件生成

• 进程名称（如MotorControlProcess）

• 资源限制（如CPU亲和性、内存配额）

• 服务实例配置（如MotorControlInstance）

• 生成Manifest文件（如MotorControl.xml）

Step3: 代码生成与审查

• 是否包含ARA库的调用（如ara::com::MethodProxy）。

• 是否符合AP AUTOSAR的C++编码规范（如命名空间、异常处理）。

• 生成代码后，检查：

5. 生成可执行程序

目标：编译链接生成可在AP AUTOSAR平台上运行的ELF文件。

步骤：

Step1: 交叉编译

• 使用AP AUTOSAR工具链（如GCC for ARM Cortex-A）编译代码。

• 示例命令：

Step2: 链接依赖库

• 确保链接ARA库（如libara_com.so、libara_exec.so）和POSIX库（如libpthread.so）。

Step3: 静态分析

• 使用工具（如Coverity、Klocwork）检查代码缺陷（如内存泄漏、空指针解引用）。

6. AP应用部署

目标：将可执行程序部署到目标AP AUTOSAR平台，并验证功能。

步骤：

Step1: 部署准备

• 安装AP AUTOSAR运行时（如ARA库、POSIX PSE51）。

• 配置网络（如SOME/IP的IP地址和端口）。

• 准备目标平台（如Renesas R-Car H3、NVIDIA DRIVE AGX）。

Step2: 部署流程

• 通过SCP或NFS将ELF文件传输到目标设备。
  • 使用部署脚本启动服务。

Step3: 功能验证

• 服务间通信（如SOME/IP消息是否正确传输）。

• 实时性（如扭矩控制指令的响应时间）。

• 故障注入（如模拟电池过压，验证故障处理逻辑）。

• 使用AP AUTOSAR测试工具（如ETAS LA9、Vector CANoe）验证。

总结

通过以上流程，开发者可系统化地将Simulink模型部署到AP AUTOSAR平台，实现从功能设计到代码生成、部署和验证的全链条开发。其综述如下图所示：

同时需要注意的关键成功因素包括：

• 严格遵循AP AUTOSAR标准（如ARXML定义、SOME/IP配置）。

• 充分验证（MIL/SIL/HIL测试覆盖率≥90%）。

• 工具链整合（如MathWorks与Vector工具的协同）。

• 此流程适用于汽车电子领域的高安全性、高实时性应用（如自动驾驶、动力总成控制）。

五：AP/Simulink 实战经验分享

1：需求分析对齐问题

明确需求：确定功能需求（如扭矩控制、电池管理）和非功能需求（如功能安全ASIL等级、通信时延）。

示例：若需求为“扭矩控制响应时间<50ms”，需在模型和代码生成中配置采样时间≤10ms。:

2：AP AUTOSAR标准对齐

确保接口定义、通信协议（如SOME/IP）和代码风格符合AP AUTOSAR R21-11或更高版本。

工具：使用ETAS ISOLAR-A验证ARXML文件是否符合元模型。

3：接口映射错误问题

Simulink端口未正确绑定到ARXML接口，导致通信失败。

解决方案：

• 检查AUTOSAR Interface模块的配置，确保端口名称与ARXML一致。

• 使用Vector DaVinci Configurator验证ARXML文件。

4：代码生成失败问题

代码生成时出现“未定义的ARA库”错误。

解决方案：

确保在Simulink的Configuration Parameters中正确配置ARA库路径。

检查工具链是否包含ARA库的头文件和链接库。

5：部署后服务未启动问题：

部署后，目标平台上服务进程未运行。

解决方案：

检查Manifest文件中的进程名称和可执行文件路径是否正确。

使用ps命令查看进程是否已启动，或检查日志文件（如/var/log/ara.log）。

备注—工具链与资源推荐：