793_AUTOSAR_RS_TimingExtensions3_时序分析扩展用例

今天药忘吃喽~ 2022-09-11 13:17 100阅读 0赞

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继续学习AUTOSAR的文档，看一下《AUTOSAR\_RS\_TimingExtensions》。

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5 支持的用例

AUTOSAR 中的时序信息应支持以下用例。

以下部分中描述的功能用例源自在几个预研？系列项目中实施和体验的实际应用程序。 用例是从机箱应用程序中收集的。它们源自车辆功能的功能实现。因此，以下描述不描述具体应用，而是利用时序相关问题解释底盘功能的共同特征。其中包括：

• 主要由闭环控制特性驱动的时序约束

• 在等距时间片中传输数据，由 FlexRay 总线强制

• 计算与总线时间表同步的应用程序数据

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5.1 端到端时序

AUTOSAR 时序模型给出的信息的一个典型用例是时序分析。时序分析是一个相当笼统的术语，它可以分解为获得整体端到端时序分析所需的各种子活动。可以区分单个资源（ECU 或总线）的本地时序分析和多个互连资源（ECU 和总线）的全局时序分析。通过将分析结果与给定的时序约束进行比较，时序分析结果可用于验证分析。

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5.1.1 本地时序分析（调度分析）

工程师可能想要分析单个资源的本地时序行为，而不考虑全局依赖性。因此，本地时序分析解决了有关单个总线或 ECU（该 ECU 上的处理器）的孤立调度问题。 例如，在早期设计阶段，这有助于了解资源利用率。 此外，本地时序分析也可用于优化目的。

本地时序分析是端到端分析的基础。 这将在以下各节中讨论。

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5.1.2 开环控制系统端到端时序分析

典型的开环控制系统至少包含一个传感器、一个控制器和一个执行器组件。为了分析这样的控制系统，需要端到端的时序。

端到端时序分析包括：

• 识别不同的事件链和备选事件链段。

• 端到端延迟分析

• 仔细检查不同执行顺序对时序属性的影响，即端到端延迟。

• 确定事件链和/或执行顺序中的自由度。

• 选择最合理、即最可靠或最有效的事件链。

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5.1.3 闭环控制系统端到端时序分析

与开环控制系统中端到端时序的分析相比，闭环控制系统包含一个或多个反馈回路。 分析需要识别和描述这些反馈回路以及如何在时间方面处理它们。此外，时序属性的影响应是可分析的。

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5.1.4 端到端时序验证

基于在端到端时序分析期间获得的结果，应该可以验证系统的实际/给定时序行为是否满足其约束。 具体示例包括响应时间、缓冲区大小或吞吐量的验证。 在所有情况下，分析方法（例如 \[2\]、\[3\]、\[4\]、\[5\]）或仿真/测量的结果可用于确定要针对给定时序约束集进行验证的系统时序行为。

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5.2 同步 时序分析中的同步与公共功能上下文中并发事件链的时间相关性有关。 如果相应刺激和/或响应事件的发生在时间上与某个预定义的容差一致，则称两个或多个事件链是同步的。

因此，应考虑以下用例。

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5.2.1 多传感器系统中的传感器数据融合

现代汽车通常在其车载网络中具有多个传感器。

许多软件功能可以使用这些传感器。 其中一些需要同时来自不同传感器的数据来计算传感器信息的更复杂的相关性。

包括传感器数据融合的功能示例有 ACC（自适应巡航控制，需要雷达和车轮数据）或 PDC（停车距离控制，需要一种类型的多个传感器来获得整体环境模型）。此类功能的时序分析不能只关注每个传感器自身的隔离信号路径。更值得关注的部分是函数中涉及的这些路径的同步。 因此，时序模型必须能够表达多个事件链的同步约束，并提供验证所需的信息。

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5.2.2 执行器同步

除了前面提到的有关传感器数据融合的用例之外，还必须可以同步执行器。 现代控制系统包含分布式智能执行器，其同步对于确保同步操作至关重要。 此用例的一个应用示例是同步开门功能。 一般而言，此类用例具有共同的行为，即对执行器的访问是由相同的刺激事件触发的。 如果访问是同步的，那么这种时序约束的规范必须是可能的。

一个典型的例子是危险警告灯的同步。 首先，为每个指示灯指定事件链，对危险警告灯开关变化和指示灯状态变化之间的时序流进行建模（例如，闪烁）。 几个事件链的刺激事件是相互关联的，即开关的变化。 对于响应事件（即指示灯的激活），必须可以指定同步约束以限制响应事件的发生，即强制它们同步激活。

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5.2.3 总线同步/网关

网关同步有多种方案。 网关可以与一个或多个 FlexRay 总线同步，以减少网关任务的发送或读取延迟。 还应该可以同步多个网关活动以优化后续 CAN 上的传输时间。

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5.3 早期预测

上一节描述了一般用例，其中适当的时序增强 AUTOSAR 元模型是不同域中端到端时序分析的推动因素。 在以下有关早期预测的部分中，我们现在讨论可以使用此类分析框架以在设计阶段启用时序分析的用例。 因此，可以对时序行为进行早期预测，尽快解决设计中的潜在弱点。时序验证是基于系统设计或规范阶段中的估计或部分已知的时序信息进行的。

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5.3.1 添加组件的修改影响

组件集成是一个多方面的问题。 首先，要集成的组件必须提供时序数据，以便分析（和分别模拟）组件是否适合目标系统，以及确定对目标系统的影响。 因此，目标系统对要集成的组件施加了一些时序约束。 另一方面，要集成的组件对目标系统施加了一些时序约束，以便正常运行。

与用例硬件维度相比，此用例中的时序不确定性相当有限。 时序属性和大多数约束在系统中已经众所周知。 此外，应该集成的组件的时序特性（和可能的约束）至少在某些部分是已知的，或者可以粗略估计。 然而，可以分析和验证对附加组件集成时间的影响。 即使新组件尚未实现（因此属性基于完全猜测的值），此用例也可以避免在早期设计阶段进行昂贵的软件重新设计甚至硬件修改（例如增加 ECU 时钟）。

此用例的主要原因是，由于错误的计时行为，将新软件集成到现有系统可能会导致意外现象，例如优先级反转、死锁等。 因此，对已建立的（比如 70% 的 CPU 使用率）和新的（例如 20%）软件及其添加的简单计算不是时序行为的可接受考虑因素。

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5.3.2 支持硬件维度

硬件资源 1 显着影响软件的时序行为。 另一方面，硬件成本应限制在绝对最低限度，因为它们主导着单件成本。 因此，为了最大限度地降低成本，可以直接在硬件设计空间 2 中进行搜索，以允许软件组件提供勉强满足时序约束的时序属性。重要的基本问题可能是 ECU 的时钟频率、总线带宽或内存模块的访问速度等。 一个基本要求是硬件配置对时序属性的影响是已知的（至少作为猜测值）。 如果这一点成立，则可以针对某些硬件设置验证时序行为，并且可以在早期设计阶段选择成本最低的解决方案。

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5.3.3 拓扑决策

修复特定拓扑的主要目标是根据预定义的质量标准优化整个系统。 这些可能包括最大延迟、最小总线负载等。 上面提到的决定是基于系统所处的状态做出的。为了确定这种状态，需要可分析的信息来提供对系统特征的访问。

关于时间，一个有意义的优化标准是传感器数据在处理时的最小寿命。 考虑一个基于 FlexRay 的通信系统，其通信周期长度为 10 毫秒。 如果传感器 ECU 每 40 毫秒提供一次数据，则可能有充分的理由使用周期多路复用，即在每第 4 个通信周期为传感器 ECU 分配某个时隙。 然而，要达到最小数据寿命的目标，还需要额外的信息。 因此，定义要分配给传感器 ECU 的实际 FlexRay slot（并与其他数据甚至 ECU 多路复用）需要准确了解传感器数据何时可以写入 FR 通信控制器的缓冲区的时间点。 当传感器在 HW 缓冲区中可用时，该slot应尽可能靠近。 例如，这可以包括参考某个参考事件（如 FR 循环开始）的估计抖动值和释放偏移。 需要在即将到来的概念中定义提供上述信息的正式方式。

这一部分的内容还是挺多的，主要是时序分析拓展的一些用例。尤其是诊断传感器等信息的处理，给出了一些有一定参考价值的描述建议。

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