RT-Thread-【N32G457】基于RT-Thread内核的AUTOSAR在n32g上的实现RT-Thread问答社区

【N32G457】基于RT-Thread内核的AUTOSAR在n32g上的实现

发布于 2022-03-19 19:05:08 浏览：2772 订阅该版

[tocm]

# 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/VDX
## 2.1 AUTOSAR的分层模型及各层简述
![image.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20220319/005f1efb0b684c5d0c452542326dc2f0.png.webp)
  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 <AlarmID>, AlarmBaseRefType <Info> )
获取报警器的时基
StatusType GetAlarm ( AlarmType <AlarmID> TickRefType <Tick>)
获取闹钟当前的tick
StatusType SetRelAlarm ( AlarmType <AlarmID>, TickType <increment>, TickType <cycle> )
设置相对闹钟
StatusType SetAbsAlarm ( AlarmType <AlarmID>, TickType <start>, 
TickType <cycle> )
设置绝对闹钟
StatusType CancelAlarm ( AlarmType <AlarmID> )
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
arctic core官网：http://dev.arccore.com/public/user-doc/UD441x/Arctic-Core-4.0_9503291.html
arctic core源码获取 http://my.arccore.com/hg
源码构建说明 http://dev.arccore.com/public/userdoc/UD441x/Makesystem_23789620.html
## 3.2 软件框架说明
![image.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20220319/c4b9a9bd5871df425fee1875c545ba78.png.webp)
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。
# 四、在N32G45X上完成AUTOSAR的MCAL
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 */

/* 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。
![image.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20220319/8ce31aad5e9fc83c89e95e03ab4f72fa.png.webp)

# 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。
![image.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20220319/2469edb3fe0243013daec6897269017c.png.webp)
# 六、仓库地址
  由于arctic core没有github，不能采用fork的方式协作开发，我的代码上传到gitee提示版权风险无法转为公开的仓库，对源码感兴趣的小伙伴可以在下方留下gitee账号或发邮件给我369247354@qq.com，我拉你到项目组。源码从附件下载：
[n32g45x_arctic_core.zip](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20220331/e4977bb710fe2a42cf63d731498375bb.zip)

# 七、项目视频
https://www.bilibili.com/video/BV1Ma411b7kD/
# 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。