基于autosar架构的模型框架和接口文件的自动化实现方法
阅读说明：本技术 基于autosar架构的模型框架和接口文件的自动化实现方法 (Automation realization method of model framework and interface file based on AUTOSAR (automotive open system architecture) ) 是由 陆倩 徐凤 王恺 翟刚 刘义飚 于 2021-08-05 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种基于AUTOSAR架构的模型框架和接口文件的自动化实现方法,包括步骤：设计一个数据表格字典的模板,数据表格字典包括多个软件控制模块的端口、端口数据类型、端口对应接口以及接口定义；根据需求为模型建立数据表格字典；根据数据表格字典,自动生成模型框架；根据模型框架和数据表格字典自动进行AUTOSAR配置,并自动生成代码和接口文件；基于模型框架进行内部逻辑搭建,同时基于所生成的代码和接口文件,进行RTE生成。本发明能减少手动配置AUTOSAR信息的工作量,提高开发效率；应用软件工程师可以延续传统模块开发方式,进而忽略AUTOSAR的存在；基础软件工程师可以在项目初期实现RTE,为后期集成编译节省时间；采用常见的Excel、MATLAB工具,使得开发成本降低。(The invention provides an automatic realization method of a model framework and an interface file based on an AUTOSAR (automotive open system architecture), which comprises the following steps: designing a template of a data form dictionary, wherein the data form dictionary comprises ports, port data types, port corresponding interfaces and interface definitions of a plurality of software control modules; establishing a data table dictionary for the model according to requirements; automatically generating a model frame according to the data table dictionary; the AUTOSAR configuration is automatically carried out according to the model frame and the data table dictionary, and codes and interface files are automatically generated; and performing internal logic construction based on the model framework, and simultaneously performing RTE generation based on the generated code and the interface file. The invention can reduce the workload of manually configuring the AUTOSAR information and improve the development efficiency; an application software engineer can continue a traditional module development mode and further ignore AUTOSAR; the basic software engineer can realize RTE at the initial stage of the project, so that the time is saved for later-stage integrated compilation; common Excel and MATLAB tools are adopted, so that the development cost is reduced.)
技术领域
本发明属于AUTOSAR技术领域，具体涉及一种基于AUTOSAR架构的模型框架和接口文件的自动化实现方法。
背景技术
AUTOSAR(汽车开放式系统架构)是全球汽车行业主要原始设备制造商、供应商及工具和软件服务商的开发合作联盟。AUTOSAR旨在简化汽车电子软件的联合开发，降低成本和加速产品面市时间，提高软件质量，并提供安全系统设计所需的机制。AUTOSAR重新定义了嵌入式汽车软件的编写方式，从而实现了对软件组件的重复使用、交换、升级和整合，过程十分简便，RTE(Run-TimeEnvironment，运行时环境)是AUTOSAR架构的核心。AUTOSAR系统中组件间所有的通信通过组件端口(port)进行，而组件端口由AUTOSAR接口(AUTOSARInterfaces)定义，RTE能够实现通信接口，提供组件间的通信服务，因此组件间的所有通信在RTE的控制之下。
在AUTODSAR架构下，使用Simulink基于模型设计有两种开发方式。第一种是自下而上，即先在AUTOSAR工具中配置好SWC信息，将配置信息导出arxml文件，再导入进Simulink中进行设计。第二种是自上而下，先在Simulink中实现功能，再配置AUTOSAR信息。
目前生成RTE模块代码的通常做法是：应用软件工程师通过专业软件(如SystemWeaver)手动配置组件实例的端口以及端口所属接口信息，生成xml文件，然后把xml文件导入到Simulink里生成模型框架。使用Simulink把模型建好后，按其中的模块导出一份arxml文件交给基础软件工程师，基础软件工程师把arxml文件再导入另外一个商业工具，在该商业工具(如ISOLAR-A)上进行编辑与设置，最后生成RTE模块代码
在这个过程中，随着控制器越来越复杂，应用软件工程师需要手动配置的接口信息越来越多，开发周期也变得越来越长，而没有RTE，就无法进行集成编译，若是等着应用软件工程师经过上述长时间的开发后再进行mapping验证的话，这在无形之中就浪费了很多时间，使得开发效率低下。
因此，亟需一种高效的AUTOSAR软件架构下模型框架和接口文件的自动化实现方法。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种逻辑性强、可读性好、开发简单快捷、开发效率高的基于AUTOSAR架构的模型框架和接口文件的自动化实现方法。
本发明所采用的技术方案如下：
一种基于AUTOSAR架构的模型框架和接口文件的自动化实现方法，包括以下步骤：
S1、设计一个数据表格字典的模板，数据表格字典包括多个软件控制模块的端口、端口数据类型、端口对应接口以及接口定义；
S2、根据需求为模型建立一个数据表格字典；
S3、根据数据表格字典，自动生成模型框架；
S4、根据模型框架和数据表格字典自动进行AUTOSAR配置，并自动生成代码和接口文件；
S5、基于模型框架进行内部逻辑搭建，同时基于所生成的代码和接口文件，进行RTE生成。
进一步地，数据表格字典的设计和建立采用表格工具EXCEL实现。
进一步地，模型框架的生成采用编程工具MATLAB实现。
进一步地，代码和接口文件的生成采用编程工具MATLAB实现。
进一步地，数据表格字典模板包括预设的子表：ReceiverPorts、SenderPorts、ClientPorts、ServerPorts。
进一步地，ReceiverPorts和SenderPorts子表的字段包括关联于端口的信号、数据类型、接口、数据元素、以及事件类型；
进一步地，ClientPorts和ServerPorts子表的字段包括关联于端口的信号、接口、函数原型及其路径和参数信息。
本发明的有益效果为：
本发明能减少应用软件工程师手动配置AUTOSAR信息的工作量，提高开发效率；应用软件工程师可以延续传统模块开发方式，可以忽略AUTOSAR的存在；基础软件工程师可以在项目初期实现RTE，为后期集成编译节省时间；采用常见的Excel、MATLAB工具，使得开发成本大幅度降低。
附图说明
图1是基于AUTOSAR架构的模型框架和接口文件的自动化实现方法流程图；
图2是本发明提供的实施例中数据表格字典模板示意图；
图3是本发明提供的实施例中数据表格字典中的ReceiverPorts子表的字段示例图；
图4是本发明提供的实施例中数据表格字典中的SenderPorts子表的字段示例图；
图5是本发明提供的实施例中数据表格字典中的ClientPorts子表的字段示例图；
图6是本发明提供的实施例中数据表格字典中的ServerPorts子表的字段示例图；
图7是本发明提供的实施例中自动化生成的模型框架示意图；
图8是本发明提供的实施例中自动化生成的接口文件及相关代码示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步的说明：
本发明实施例的一种UTOSAR软件架构下基于数据字典的模型框架和接口文件的自动化实现方法，如图1所示，包括以下步骤：
S1、设计一个数据表格字典的模板，数据表格字典包括多个软件控制模块的端口、数据定义信息以及端口所属接口信息等字段；
S2、应用软件工程师根据需求为模型Demo建立一个数据表格字典DemoInformation.xlsx；
S3、通过脚本ExcelToModelFramework.m，由数据表格字典DemoInformation.xlsx生成模型框架Demo.slx；
S4、通过脚本ModelToCodeGen.m，根据步骤S3中得到的模型框架Demo.slx，自动化配置AUTOSAR，并自动生成接口文件Demo.arxml和相关代码；
S5、应用软件工程师基于模型框架Demo.slx进行内部逻辑搭建，同时，基础软件工程师基于接口文件Demo.arxml和相关代码进行RTE生成。
在本实施例中，如图2所示，数据表格字典DemoInformation.xlsx包括Inport模块表格ReceiverPorts、Outport模块表格SenderPorts、Function Caller模块表格ClientPorts和Simulink Function模块表格ServerPorts。图3-图6分别是数据表格字典DemoInformation.xlsx中的Inport模块表格ReceiverPorts、Outport模块表格SenderPorts、Function Caller模块表格ClientPorts和Simulink Function模块表格ServerPorts的字段示例图。
如图3所示，Inport模块表格ReceiverPorts包含的字段有模型Demo中inport模块的PortName(端口名)、InterfaceName(接口名称)、Element(元素名称)、DataType(所述信号的数据类型)、Dimension(所述信号的维数)、Runnable(事件)、Path(路径)；
如图4所示，Outport模块表格SenderPorts包含的字段有模型Demo中Outport模块的PortName(端口名)、InterfaceName(接口名称)、Element(元素名称)、DataType(所述信号的数据类型)、Dimension(所述信号的维数)、Runnable(事件)、Path(路径)；
如图5所示，Function Caller模块表格ClientPorts包含的字段有模型Demo中Function Caller模块的PortName(端口名)、InterfaceName(接口名称)、OperationName(函数原型)、Parameter and direction(所述函数的参数及方向)、Input argumentspecifications(输入参数数据类型)、Output argument specifications(输出参数数据类型)、Path(路径)；
如图6所示，Simulink Function模块表格ServerPorts包含的字段有模型Demo中Simulink Function模块的DID(DID号，针对诊断DID设计)、PortName(端口名)、InterfaceName(接口名称)、OperationName(函数原型)、Parameter and direction(所述函数的参数及方向)、Type(参数数据类型)、PortDimensions(所述信号的维数)、Path(路径)、IsService属性(是否被调用)。
脚本ExcelToModelFramework.m主要是用于从Excel数据字典自动化生成模型框架，首先，通过xlsread()读取Excel数据字典；其次，通过add_block()和add_line()来创建端口和端口间连线，通过Simulink.findBlocks()和Simulink.BlockDiagram.createSubsystem()来创建子系统，通过set_param()对各部件进行必要的参数配置；最后，通过save_system()来保存模型框架。图7本发明得到的模型框架示意图。
脚本ModelToCodeGen.m主要是用于从模型框架自动化生成代码和接口文件，其中，为Inport-Outport端口进行AUTOSAR配置的方法为：通过set_param()完成AUTOSAR以及代码生成的配置；通过addPackageableElement()来为模型添加Sender-Receiver接口；通过add()来添加数据元素以及创建Sender-Receiver端口；通过mapInport()、mapOutport()来Map Sender-Receiver端口。对Function Caller模块和SimulinkFunction模块进行AUTOSAR配置方法与上述Inport-Outport端口的配置方法类似，最后通过rtwbuild()和save_system()来重建模型以生成代码并保存。图8是本发明得到的接口文件及相关代码示意图。
本发明利用步骤S1～S4，减少应用软件工程师手动配置AUTOSAR信息的工作量，提高开发效率；利用步骤S3，应用软件工程师可以延续传统模块开发方式，可以忽略AUTOSAR的存在；利用步骤S4，基础软件工程师可以在项目初期实现RTE，为后期集成编译节省时间；步骤S1～S2采用常见的Excel、MATLAB工具，使得开发成本大幅度降低。
本领域的技术人员容易理解，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。