多核系統(tǒng)中RTE模塊代碼生成的方法

何曉明 耿海強 劉碩 李峰 劉羽

（濰柴動力股份有限公司 山東省濰坊市 261061）

RTE 是AUTOSAR 中的核心模塊。在AUTOSAR 架構(gòu)的項目中，一般包括多個軟件組件。每個軟件組件都有多個組件端口，這些端口在軟件組件對應(yīng)的ARXML 文件中都有描述。RTE 可通過這些組件端口實現(xiàn)組件之間的通信機制。組件端口對應(yīng)的連接關(guān)系在軟件組合對應(yīng)的ARXML 文件中體現(xiàn)。通過從ARXML 文件中提取相關(guān)信息，可以生成RTE 模塊的代碼。本文描述了從ARXML 文件到RTE 模塊代碼生成的方法。

1 輸入文件描述

本文中涉及到的應(yīng)用軟件組件是由MATLAB 中的Simulink 模型實現(xiàn)的，基礎(chǔ)軟件部分是由C 代碼實現(xiàn)。操作系統(tǒng)是由配置工具生成。生成RTE 模塊代碼需要的輸入文件有：

（1）模型對應(yīng)生成的ARXML 文件，如Model1.arxml、Model2.arxml 等。

（2）描述基礎(chǔ)軟件接口的ARXML 文件，這些接口用于與模型之間的交互，可以由配置工具生成，如BSW1.arxml、BSW2.arxml。

（3）描述調(diào)度任務(wù)的ARXML 文件，可從操作系統(tǒng)的配置工具中獲取，如os.arxml。

（4）任務(wù)調(diào)度列表，描述Runnable 調(diào)度的周期、調(diào)度的位置等信息。

AUTOSAR 架構(gòu)圖如圖1所示。

2 信息提取

在生成RTE 模塊的代碼之前，需要首先獲取相應(yīng)的輸入信息，例如軟件組合描述、組件端口及連接關(guān)系描述、Runnable 優(yōu)先級等。

2.1 軟件組合描述

Composition.arxml 是軟件組合的描述文件，它描述了軟件組件之間端口的連接關(guān)系。從模型生成的ARXML 和描述基礎(chǔ)軟件接口的ARXML 中讀取發(fā)送端口PPort 和接收端口RPort 的信息，然后將端口名稱后綴相同的端口連接到一起，例如將模型Model1中的PPort 端口psr_Test1 和模型Model2 中的RPort 端口rsr_Test1連接到一起，并將這個連接關(guān)系按照ARXML 文件的格式生成到Composition.arxml 文件中，生成完的文件如圖2所示。

2.2 Runnable相關(guān)信息提取

從模型生成的ARXML 中獲取每個Runnable 中使用的組件端口的信息。從描述調(diào)度任務(wù)的ARXML 文件中讀取每個任務(wù)調(diào)度對應(yīng)的優(yōu)先級和調(diào)度的核，然后結(jié)合任務(wù)調(diào)度列表，提取出每個Runnable 對應(yīng)的優(yōu)先級和運行的核。從而可以得出每個Runnble 中使用的組件端口的優(yōu)先級和運行的核。

2.3 組件端口分類

一般常用的組件端口有Send-Receive 類型和Client-Server 類型。從模型生成的ARXML 和描述基礎(chǔ)軟件接口的ARXML 中讀取所有的組件端口的信息并按照這兩種類型分類存放。

根據(jù)通信類型的不同，RTE 最多可以支持1:n、n:1 和1:1 三種模式。按照不同的模式，從Composition.arxml 文件中讀取所有組件端口的連接關(guān)系并按照1:1、1:n、n:1 三種關(guān)系分類存放。

圖1：AUTOSAR 架構(gòu)圖

3 代碼生成

3.1 1:1連接關(guān)系的代碼生成

1:1 連接關(guān)系是指有一個發(fā)送端口PPort 和一個接收端口RPort的連接關(guān)系。這種連接關(guān)系的代碼生成相對來說比較簡單。首先需要判斷PPort 和RPort 在Runnable 中是否都有使用，如果是，則需要將兩個組件端口對應(yīng)的函數(shù)定義都生成，如果不是，則只生成用到的組件端口的定義即可。

組件端口對應(yīng)的函數(shù)定義根據(jù)所運行的核、類型、傳遞數(shù)據(jù)類型的維數(shù)的不同而不同。根據(jù)這些屬性的不同，可以分為如下幾種情況，在以下描述中以Model1 中Runnable 使用的發(fā)送端口psr_Test1 和Model2 中Runnable 使用的接收端口rsr_Test1 為例。

（1）如果PPort 和RPort 在Runnable 中都有使用，并且運行的核是相同的，Port 口的類型為Send-Receive 類型，傳遞數(shù)據(jù)類型的維數(shù)為1，那么生成的函數(shù)定義如下：

Model1 中Runnable 使用的發(fā)送端口psr_Test1 生成的函數(shù)定義會生成到Rte_Model1.h 文件中，定義為一個Rte_Write_ rsr_Test1_Test1 的宏函數(shù)，在這個宏函數(shù)中寫RTE 中間變量的值。Model2 中Runnable 使用的接收端口rsr_Test1 生成的函數(shù)定義會生成到Rte_Model2.h 文件中，定義為Rte_Read_rsr_Test1_Test1 的宏函數(shù)，在這個宏函數(shù)中讀RTE 中間變量的值。其中生成的RTE 中間變量會放到運行的核對應(yīng)的RAM 區(qū)中。

（2）如果PPort 和RPort 在Runnable 中都有使用，并且運行的核是相同的，Port 口的類型為Send-Receive 類型，傳遞數(shù)據(jù)類型的維數(shù)為多維，那么生成的函數(shù)定義如下：

圖2：軟件組合

Model1 中Runnable 使用的發(fā)送端口psr_Test1 生成的函數(shù)定義會生成到Rte_Model1.h 文件中，定義為一個Rte_Write_psr_Test1_Test1 的宏函數(shù)，這個宏函數(shù)指向函數(shù)Rte_Write_Model1_psr_Test1_Test1 的定義；Model2 中Runnable 使用的接收端口rsr_Test1 生成的函數(shù)定義會生成到Rte_Model2.h 文件中，定義為Rte_Read_rsr_Test1_Test1 的宏函數(shù)，這個宏函數(shù)指向函數(shù)Rte_Read_Model1_psr_Test1_Test1 的定義。函數(shù)Rte_Write_Model1_psr_Test1_Test1(data)和Rte_Read_Model1_psr_Test1_Test1(data)的定義會在Rte.c 中生成。在這兩個函數(shù)中分別實現(xiàn)RTE 中間變量數(shù)組的讀寫。其中生成的RTE 中間變量數(shù)組會放到運行的核對應(yīng)的RAM 區(qū)中。

（3）如果PPort 和RPort 在Runnable 中都有使用，并且運行的核是不同的，組件端口的類型為Send-Receive 類型，那么生成的函數(shù)定義跟情形2）中的內(nèi)容類似，其中文件Rte_Model1.h 和Rte_Model2.h 的內(nèi)容是相同的。在文件Rte.c 中生成的函數(shù)Rte_Write_Model1_psr_Test1_Test1(data)和Rte_Read_Model1_psr_Test1_Test1(data)的定義分別指向兩個IOC 的讀寫函數(shù)。如果是1 維的數(shù)據(jù)傳遞，這兩個IOC 的讀寫函數(shù)在Ioc.h 中實現(xiàn)，分別實現(xiàn)IOC 中間變量的讀寫。如果是多維的數(shù)據(jù)傳遞，這兩個IOC 的讀寫函數(shù)在Ioc.c 中實現(xiàn)，分別實現(xiàn)IOC 中間數(shù)組變量的讀寫。其中生成的IOC 中間變量或數(shù)組一般會放在共用RAM 中。

（4）如果PPort 或RPort 只有一個在Runnable 中有使用，那么根據(jù)上述情形1）、2）、3），只生成使用的端口定義即可。如果兩個端口都未使用，則不需要生成定義函數(shù)。

（5）如果為Client-Server 類型的組件端口交互，且RPort 在Runnable 中有使用，則需要在Rte_Model2.h 中生成Rte_Read_rsr_Test1_Test1 的宏函數(shù)，這個宏函數(shù)指向函數(shù)Rte_Call_Model1_psr_Test1_Test1 的定義。函數(shù)Rte_Call_Model1_psr_Test1_Test1 的定義會在Rte.c 中生成，在該函數(shù)中實現(xiàn)對Client 端函數(shù)的調(diào)用。

3.2 1:n連接關(guān)系的代碼生成

1:n 連接關(guān)系是指有一個PPort，多個RPort 的連接關(guān)系。在生成RTE 代碼的時候可參考上述3.1 章節(jié)中不同的情形。但是跟1:1的連接關(guān)系代碼生成不同的是，如果PPort 跟RPort 都在一個核，那么生成一個Rte 變量。如果PPort 跟RPort，有的在一個核，有的在不同的核，生成兩個變量，同核之間的數(shù)據(jù)傳遞用RTE 變量，不同核之間的數(shù)據(jù)傳遞用IOC 變量。如果PPort 跟RPort 都在不同的核，那么生成一個Rte 變量。RTE 變量放到所在核對應(yīng)的RAM 中，IOC 變量放在共用RAM 中。

3.3 n:1連接關(guān)系的代碼生成

n:1 連接關(guān)系是指有多個PPort，一個RPort 的連接關(guān)系。在生成RTE 代碼的時候可參考上述3.2 章節(jié)中不同的情形。但是跟1:n的連接關(guān)系代碼生成不同的是，如果PPort 跟RPort 有的在一個核，有的在不同的核，則生成一個IOC 變量。

3.4 沒有連接關(guān)系的代碼生成

當(dāng)上述連接關(guān)系的代碼都生成完畢之后，檢查Runnable 用到的組件端口對應(yīng)的函數(shù)是否還有未定義的。如果有未定義的，那么這個組件端口是沒有連接關(guān)系的端口，可參照3.1 中的方法完成組件端口對應(yīng)函數(shù)的定義。

4 結(jié)論

本文按照軟件組件之間端口的連接關(guān)系，分別按照1:1、1：n、n:1和無連接關(guān)系的順序，可以實時生成RTE 模塊的源代碼。當(dāng)SWC之間的連接關(guān)系改變時，也可以做到RTE 模塊代碼的快速生成，對于符合AUTOSAR 架構(gòu)的項目的開發(fā)，具有重要的意義。