如何通过MATLAB完成CP软件架构到模型开发

01前言

AUTOSAR（AUTomotive Open System ARchitecture）经典平台（Classic Platform, CP）软件开发工作流一般分为了自上而下、自下而上与混合模式三种工作流，三种开发模式各有侧重点，适用于不同的项目环境。

自上而下的工作流示意

在自上而下（Top-Down）工作流中：

首先要做架构设计，第一步要做应用架构设计：首先，在AUTOSAR编辑工具（如Davinci Developer）中设计应用架构。这包括定义软件组件（SWC）、接口（Interface）、端口（Port）等元素；
导出SWC的ARXML描述文件包含了类型、接口、端口、可运行实体、事件等详细信息；
再将ARXML文件导入MBD建模工具（如Simulink）；
根据ARXML文件中的解析SWC及端口、接口等内容搭建模型，实现算法等应用功能；
在建模工具中完成算法实现后，生成符合AUTOSAR标准的代码及ARXML文件；
后续则是由BSW工程师继续进行BSW层基础代码开发、软件集成、测试等工作。

从步骤1到步骤3涉及软件架构描述ARXML文件的导入导出，前后也涉及到不同开发工具的应用，也对应不同职责的开发人员，但是在实际开发过程中，应用层软件需求分析，到软件架构设计、再到软件模型开发可能是同一团队或者同一个人，因此没必要在不同工具中将ARXML导出又导入。

本文将使用MATLAB AUTOSAR Blockset完成从软件需求到软件模型开发的全过程实践。

02软件架构设计

首先要根据软件需求，完成软件架构设计，本文对这部分不再重复演示，打开含有对应软件架构信息的SLX文件，直接打开继续开发，下面列举出该软件架构SIMULINK模型对应的需求、SWC、Port、Interface以及Data Type等信息：

主副驾座椅加热用户需求Case：

UC 01 : 座椅加热关闭时，手动点击屏幕主副驾座椅加热虚拟按键，座椅加热开到2挡；
UC 02 : 座椅加热2挡位时，手动点击屏幕主副驾座椅加热虚拟按键，座椅加热开到1挡；
UC 03 : 座椅加热1挡位时，手动点击屏幕主副驾座椅加热虚拟按键，座椅加热关闭；
UC 04 : 座椅加热开启时时，且主副驾离座时，触发对应位置座椅加热关闭。

架构设计信息如下：

Data Type 信息如下：

打开SLX文件，含有一个Composition，内含两个SWC：

03需求导入

上面的SLX文件中，仅包含软件架构信息，还未有需求的信息，因此这边先将需求信息完善；

在APP菜单栏中打开需求管理器；

如果已经又相关需求文件，可以直接导入打开或者编辑，这里先直接创建个新的需求集（slreqx格式文件），再打开需求编辑器，将上面的需求填入；

在需求编辑器中，点击添加需求，选择需求类型，定义需求编号、摘要、以及按需填写详细描述内容；

完成后关闭需求编辑器；

在菜单选项卡中选择：需求-布局，选中需求浏览器，然后在需求浏览器中选中一条需求，使其保持选中状态；

保持一条需求选中状态；在其对应实现的SWC上右键选择需求à链接到需求浏览器中的所选内容；

完成所有的需求链接，在对应的SWC模块右上角会出现一个提示有需求链接到的图标，鼠标放上去可以显示所链接的需求信息；

04创建Runnable

想要在哪个SWC内创建Runnable，则选中哪个SWC，然后在Function Editor中选择添加即可；

这里示例一共创建了三个Function，按需修改名称及周期。

在菜单栏：MODELING—DESIGN中，选择“调度编辑器”选项，可以查看到按执行周期排列的执行顺序；

05转化为Simulink模型

上面的工作内容都是基于AUTOSAR Blockset Software Architecture画布完成的，所呈现的基本上都属于MATLAB/Simulink元素。

在基于Matlab/Simulink进行AUTOSAR软件组件开发时，需要理清两者之间的基本概念对应关系。以下是一些常见的对应关系：

1)软件组件（Software Component, SWC）

Matlab/Simulink：在Matlab/Simulink中，可以通过构建模型来表示一个软件组件的内部行为。这个模型可以包含多个子系统、模块和参数，用于描述组件的功能和接口。
AUTOSAR：在AUTOSAR中，软件组件是构成系统的基础单元，它包含一组可运行实体（Runnables）和端口（Ports），用于实现特定的功能并与其他组件进行交互。

2)可运行实体（Runnable）

Matlab/Simulink：在Matlab/Simulink模型中，可以通过函数调用子系统（Function Call Subsystem）或状态机（Stateflow）来表征AUTOSAR软件组件的可运行实体。这些子系统或状态机封装了实现特定功能的算法。
AUTOSAR：可运行实体是软件组件中的函数，它们在运行时被调用以执行特定的任务。在AUTOSAR中，可运行实体可以是周期性的、事件触发的或两者兼有。

3)端口（Port）

Matlab/Simulink：在Matlab/Simulink模型中，端口用于表示模型之间的接口，包括输入端口和输出端口。这些端口用于在模型之间传递数据和控制信号。
AUTOSAR：在AUTOSAR中，端口用于定义软件组件之间的通信接口。端口可以是提供型端口（PPort）或需求型端口（RPort），分别用于提供数据或请求数据。

4)数据类型

Matlab/Simulink：Matlab/Simulink支持多种数据类型，包括整数、浮点数、复数等，这些数据类型在模型中被用于表示信号和参数。
AUTOSAR：AUTOSAR也定义了一系列数据类型，用于在软件组件之间传递数据。这些数据类型包括基本数据类型（如整数、浮点数）和复合数据类型（如结构体、数组）。

5)代码生成

Matlab/Simulink：通过Embedded Coder等工具，Matlab/Simulink模型可以被转换为高效的C/C++代码，这些代码可以在嵌入式系统中运行。
AUTOSAR：在AUTOSAR环境中，生成的代码需要符合AUTOSAR规范，包括代码结构、命名规则、注释等。此外，还需要生成相应的ARXML描述文件，用于描述软件组件的接口和行为。

为了将上面的AUTOSAR架构模型转换为Simulink在SWC上右键，选择Create Simulink Behavior。