基于CANoe和Visual Studio實現Classic 和Adaptive AUTOSAR應用層調試

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2023/02/20

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“轉載自維克多汽車技術（上海）有限公司，作者Vector China”


伴随“軟件化”和“敏捷化”的推進(jìn)，從基于域（Domain）架構到基于區域（Zonal）架構的發(fā)展，亦或OEM成(chéng)立軟件中心參與軟件開(kāi)發(fā)與集成(chéng)，均面(miàn)臨複雜控制器軟件的整合。傳統開(kāi)發(fā)大多采用Lauterbach或iSYSTEM等與CANoe結合實現在真實控制器上的調試工作；如今域控器、區域控制器和車載“電腦”中軟件將(jiāng)由多方獨立并行開(kāi)發(fā)集成(chéng)，故在開(kāi)發(fā)階段大部分時(shí)間内將(jiāng)面(miàn)臨：無硬件或因耦合軟件由第三方開(kāi)發(fā)而無法實現傳統調試或測試工作。在面(miàn)對(duì)複雜控制器軟件系統時(shí)，CANoe可在虛拟環境實現軟件系統的調試和測試工作，Visual Studio（簡稱VS）或許是虛拟環境下進(jìn)行Classic AUTOSAR和Adaptive AUTOSAR中C/C++軟件系統調試與編譯的“利器”。


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圖1：分布式軟件調試與測試工具鏈

 
在軟件系統開(kāi)發(fā)過(guò)程中，因軟件系統虛拟運行環境部署困難，内部變量調試成(chéng)了測試、修正語法錯誤和邏輯錯誤阻礙了開(kāi)發(fā)測試效率。過(guò)往大多汽車工程師將(jiāng)CANoe僅當做總線工具或HiL平台，随著(zhe)Vector的CANoe4SW被(bèi)整合進(jìn)CANoe後(hòu)，CANoe/CANoe4SW可實現C、C++和Python軟件系統的測試，同時(shí)結合針對(duì)AUTOSAR軟件虛拟化工具vVIRTUALtarget配合Visual Studio，從開(kāi)發(fā)早期可介入車載軟件系統運行的調試，并使得後(hòu)期持續有質量的“虛拟”黑盒交樣(yàng)成(chéng)爲了可能(néng)。本文就(jiù)CANoe耦合VS在單機環境下實現AUTOSAR應用層調試做簡要說(shuō)明，相關工具見下表。


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調試Classic AUTOSAR SWCs中的C代碼
 
得益于vVIRTUALtarget對(duì)于Classic AUTOSAR的BSW Emulation功能(néng)，開(kāi)發(fā)人員可在單個SWC開(kāi)發(fā)完成(chéng)之後(hòu)對(duì)其進(jìn)行調試，随著(zhe)開(kāi)發(fā)的進(jìn)度進(jìn)行，更多的SWCs可以被(bèi)整合虛拟化并統一驗證。在創建Classic SWCs虛拟化軟件系統的過(guò)程中，與之相匹配的Visual Studio工程也會(huì)被(bèi)同步生成(chéng)，用作在CANoe中調試軟件系統的工程項目。
 

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圖2 | vVIRTUALtarget支持Classic AUTOSAR的BSW Emulation


在調試之前隻需要在CANoe中加載Classic SWCs虛拟軟件系統并在Visual Studio中把調試器加載到特定的進(jìn)程，在CANoe中啓動measurement即可開(kāi)始調試軟件系統。


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圖3 | 在Visual Studio中把調試器加載到被(bèi)測系統進(jìn)程中


CANoe與Visual Studio配合調試可以快速訪問ECU中的内部參數，利用Visual Studio豐富的調試功能(néng)大大縮短了調試時(shí)間。特别是對(duì)于複雜的 ECU 或分布式功能(néng)，通過(guò)調試功能(néng)訪問 ECU 中的内部信息爲軟件系統或 ECU 堆棧開(kāi)辟了新的、全面(miàn)的開(kāi)發(fā)及測試選項。特别是 AUTOSAR ECU，由于其結構化布局由基本軟件 (BSW)、運行時(shí)環境 (RTE) 和軟件組件 (SWC) 組成(chéng)，不需要通過(guò)接口，直接可以訪問用于測量和模拟測試的參數變量。


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圖4 | 使用Visual Studio調試Classic AUTOSAR SWCs


在CANoe中工程師除了可以對(duì)SWC的接口進(jìn)行激勵和監控，也可以通過(guò)在Classic SWCs虛拟軟件系統中添加自定義變量，更靈活地虛拟軟件中添加變量用來控制一些本來不具有交互能(néng)力的臨時(shí)變量以及函數。自定義變量隻需要以固定格式“VARIABLE_UINT32("CustomNamespace", MyVariable, 0)”描述在頭文件“Vtt_CustomVars_Cfg.h”中，vVIRTUALtarget即可自動識别并把相應的系統變量創建在接口描述文件中，從而實現在CANoe中對(duì)中間變量的持續觀測。


調試Adaptive AUTOSAR APPs中的C++代碼


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圖5 | 利用Visual Studio配合CANoe/CANoe4SW對(duì)軟件系統進(jìn)行調試


伴随Vector發(fā)布的CANoe4SW和CANoe的整合，開(kāi)發(fā)人員可以根據C、C++和Python工程的環境配置編譯運行在不同的系統平台和硬件環境，無論將(jiāng)Adaptive AUTOSAR APPs部署在Windows或Linux 虛拟環境中，CANoe/CANoe4SW都(dōu)可以根據預先定義好(hǎo)的接口結構以及類型自動生成(chéng)與之相匹配的SiL Adapter作爲Adaptive APPs的一部分進(jìn)行編譯，編譯後(hòu)的可執行程序即使運行在遠程的PC主機上，隻要一根網線即可與CANoe/CANoe4SW互通，使CANoe/CANoe4SW能(néng)對(duì)于預先定義的接口進(jìn)行觀測及激勵等調試行爲。


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圖6 | 在Adaptive AUTOSAR APPs中添加斷點并設置爲自動繼續模式


在調試Adaptive AUTOSAR APPs的過(guò)程中，開(kāi)發(fā)人員更多會(huì)關注于某些内部變量和臨時(shí)變量的實時(shí)變化的調試和分析，從CANoe/CANoe4SW 15 SP3提供了免費的支持Visual Studio Code和Visual Studio的插件：Distributed Software Debugging Plug-Ins，通過(guò)該插件，開(kāi)發(fā)人員可以在Visual Studio工程中的Adaptive AUTOSAR APPs中C++源代碼的任意函數中加入斷點，而這(zhè)個斷點中所有的變量就(jiù)可以同步被(bèi)顯示在CANoe/CANoe4SW的Trace窗口中。


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圖7 | CANoe中同步顯示C++源代碼斷點函數中的變量


Distributed Software Debugging Plug-ins在Visual Studio中提供了豐富的配置項以更好(hǎo)地配合CANoe/CANoe4SW聯調使用。通過(guò)配置，在不操作CANoe/CANoe4SW的情況下，一旦在Visual Studio中開(kāi)啓了調試，CANoe/CANoe4SW中的measurement會(huì)自動開(kāi)啓，立即進(jìn)行數據收發(fā)及監控，即使是初始化值也不會(huì)錯漏。除此之外，Visual Studio中源代碼的局部變量的類型也可以在CANoe/CANoe4SW中設置成(chéng)各種(zhǒng)類型的顯示方式，以便在監控變量的時(shí)候更加直觀便捷。插件位于CANoe/CANoe4SW安裝路徑下的Installer Additional Components\DistributedDebugging文件夾中，雙擊插件即可自動安裝，更多細節說(shuō)明和配置詳見CANoe/CANoe4SW的Help手冊中Distributed Software Debugging章節。