[Проектирование и рефакторинг, C, Программирование микроконтроллеров] Свободный мини AUTOSAR редактор для микроконтроллеров

Ответить на тему

Автор

Сообщение

news_bot ^®

Стаж: 6 лет 9 месяцев
Сообщений: 27286

news_bot ^® написал(а)
11-Янв-2021 23:31

Цитировать

В этом посте я хочу поделиться с вами программой написанной мной для разработки ПО под микроконтроллеры по стандарту близкому к AUTOSAR.В 2018 году меня позвали работать в EPAM Беларусь на аутсорсный проект по разработке ПО для рулевых реек. Я с большим удовольствием согласился и уехал жить и трудиться в Беларусь.На этом проекте я познакомился со стандартом разработки ПО в автомобильной промышленности - AUTOSAR.Пару слов об AUTOSARСогласно стандарту, архитектура приложения разделяется на 3 уровня:

Application;
Run Time Environment (RTE);
Basic software.

Главная идея стандарта в том, чтобы разделить систему на компоненты, а также определить уровни ответственности каждого из уровней. При этом application в основном стараются делать независимым от железа, чтобы можно было безболезненно переносить ПО с одного МК на другой. Система разделяется на независимые компоненты, и они взаимодействуют друг с другом с помощью RTE. Это позволяет иметь возможность протестировать каждый компонент в отдельности и добиться практически 100% покрытия кода тестами.Подробнее о стандарте можно почитать здесь.Согласно стандарту, компоненты могут иметь следующие составляющие:

Порты для взаимодействия друг с другом;
Функции, вызываемые по событиям из RTE (runnables);
Калибровочные параметры – Calibration Data (CData);
Память принадлежащая отдельному экземпляру компонента – Per Instance Memory (PIM);
Переменные взаимодействия между runnables одного компонента – Inter Runnable Variable (IRV).

Взаимодействие runnables компонента с его портами CData, PIM, IRV происходит с помощью функций RTE. Взаимодействие компонентов проекта между собой происходит с помощью портов. Существует несколько видов портов, и они образуют между собой пары, которые могут быть соединены друг с другом. Выделим главные из них: sender-receiver, client-server.

Sender порт – порт для записи в порт;
Receiver порт – порт для чтения из порта;
Server порт – предоставляет клиентам определенную функциональность;
Client порт – позволяет вызывать функционал другого компонента.

На картинке ниже представлен пример взаимодействия компонентов SWC1 и SWC2, а также внутренняя структура SWC1.

Картинка взята отсюда.AUTOSAR GUI Editor Меня очень вдохновила концепция разбития системы на отдельные независимые компоненты, и я решил написать свой собственный небольшой автозар редактор, который бы удовлетворял нужды моего домашнего проекта. С этим редактором я и хочу с вами поделиться. Конечно, весь функционал стандарта в редакторе мне не удалось реализовать, также пришлось отойти от сохранения файлов проектов в формате arxml. На данный момент реализованы следующие возможности:

Создание компонентов и композиций;
Создание client-server и sender-receiver интерфейсов;
Создание простых типов данных с указанием разрешенного диапазона. Этот диапазон может применяться на этапе тестирования компонента;
Создание комплексных типов данных(struct), массивов и перечислений;
Создание портов в компонентах и композициях и задание им их интерфейсов;
Соединение портов, имеющих одинаковый интерфейс, при этом один write порт может быть подключен к нескольким read портам, также как и server порт к нескольким клиентским портам;
Возможно размножение компонентов одного типа (Multiple instantiation);
Возможно создание PIM и CData для компонентов, при этом для каждого образца компонента можно задать своё индивидуальное начальное значение для PIM и CData;
Поддерживается создание периодически запускаемых runnable компонента, каждый раннабл может иметь свою частоту вызова;
Создание задач планировщика с приоритетами и их собственными периодами и распределение runnables компонентов по этим задачам;
Автоматическая генерация RTE файлов, которые объединяют компоненты друг с другом согласно проекту;
Автоматическая генерация шаблонов компонентов для первоначального использования этих файлов в проекте;
Генерация test environment для отдельно взятого определения компонента;
Генерация планировщика вызова runnables;
Проверка проекта на ошибки.

Есть и определенные ограничения на данный момент:

Во вложенных композиции не может быть вложено других композиций, все композиции находятся в Main композиции.
Отсутствуют асинхронные клиент-серверные операции;
Первоначально я сделал генерацию тасок ОС как тасок FreeRTOS, но ввиду того, что у меня периодически отказывала одна из тасок и не хотелось отлавливать баг в программе, я решил переписал планировщик таким образом, чтобы ОС таски вызывались одна за другой в соответствии с их приоритетом и отойти от использования FreeRTOS в моём домашнем проекте. Генерация фриртосных тасок осталось в анналах git истории редактора.

Сам исходный код редактора я выложил на гитхаб в открытый доступ. По умолчанию, при открытии программы создается пустая композиция Main. Далее можно начать создавать структуру проекта, компоненты, интерфейсы.Создание элементов проектаСоздание компонентов, композиций, интерфейсов и типов данных делается с помощью выбора необходимого элемента в одном из пунктов меню insert.Далее, как только необходимый элемент был создан, откроется окно для его настроек.Чтобы поместить компонент в композицию, необходимо создать его definition, затем выбрать в дереве объектов композицию, в которую необходимо добавить образец компонента, и после перетащить definition в композицию(drag and drop). Если всё выполнено верно, то в композиции появится новый компонент. Для того, чтобы сделать возможность создавать несколько образцов компонента, необходимо поставить галочку Multiple instantiation. В меню компонента также можно задать ему ранаблы, порты, PIM и CData.

Пример простого проекта из 4х компонентов.Для того, чтобы создать порт для компонента, необходимо создать сперва интерфейс для данного типа порта, создать порт в defenition компонента, а уже потом выбрать интерфейс порта.

Для того чтобы задать init values для PIM и CData необходимо выбрать компонент в композиции и во вкладке Component properties вписать нужные данные в поля.

Чтобы создавать соединения между портами компонентов, необходимо чтобы порты соединяемых компонентов имели один и тот же интерфейс. Нажав Insert->Connection зажимаем ЛКМ над одним портом компонента, а затем отжимаем её над другим. Если всё хорошо, то появится прямая линия, соединяющая порты компонентов. Можно добавить несколько точек, в соединительную линию, чтобы она обходила элементы.Перемещение по композицииЗажав колесико, можно перемещать композициюПокрутив колесико - изменять масштабДвойной клик по колесику - растягивает текущую композицию в отображаемое окноПеремещение компонентов по композиции осуществляется путем зажатия ЛКМ на компоненте, перемещения, а затем отпускания ЛКМ.Размеры компонентов можно менять с помощью якорей по углам.ПланировщикНастройка планировщика осуществляется с помощью окна Runnables management, которое может быть запущено с помощью System-> Runnables order. Для того, чтобы планировщик был корректно создан, необходимо сперва создать таски ОС и затем распределить ранаблы компонентов по этим таскам.

Создание и редактирование задач планировщика.

Распределение runnables по задача планировщика.На данный момент поле Stack size in bytes не используется. Но при необходимости, можно создать(откопать в git истории) генератор планировщика, который создает таски RTOS с указанным значением размера стэка. Генерация RTEПеред генерацией RTE очень благоприятно убедиться в отсутствии ошибок в проекте, например не указанных интерфейсах в портах или пропущенных типов данных в структурах. Делается это с помощью команды System->Check errors.

Далее необходимо указать место, куда будут сохраняться сгенерированные RTE файлы и шаблоны компонентов в окне Project Settings. (Project->Settings…). Здесь же необходимо будет указать частоту системного таймера, на котором будет основываться расчет вызовов задач планировщика.

Если были указаны относительные пути, как на картинке выше, то папки с файлами будут сгенерированы относительно места расположения проекта.После того, как все ошибки устранены и указаны пути сохранения, жмем Project->Generate RTE и получаем папку RTE и папки с шаблонами компонентов. Важно знать, что файлы в папках RTE и RteSkeleton всегда будут перезаписываться при перегенерировании RTE.Настройка проекта в STM32CubeIDEПример выполнен на STM32CubeIDE, чтобы показать, как можно использовать порты, runnables, таски и СData с помощью моего редактора.Рассказывать как сделать проект в STM32CubeIDE я не буду, т.к. по этому поводу уже написано множество статей. Скажу лишь основные действия, которые необходимо выполнить, чтобы проект собирался и запускался:

Необходимо создать папку Components в корне проекта и скопировать в неё сгенерированные шаблоны компонентов
Написать код для компонентов или просто оставить как есть, чтобы убедиться для начала, что проект собирается.
Добавить в Includes проекта каждую include папку компонента, а также папку RTE.

4. Добавить в Source Location папки Components и RTE

5. В main.c добавить:
#include "Rte_Task_Scheduler.h"
а также вызывать работу планировщика в бесконечном цикле.

6. В stm32f4xx_it.c между /* USER CODE BEGIN Includes */ и /* USER CODE END Includes */ добавить:
#include "Rte_Task_Scheduler.h" и также обновить обработчик прерывания SysTick_Handler.

7. После этого настройка проекта в кубе завершена и можно собирать проект и запускать его на железке.Пример также выложил на github.Конечно, AGE может содержать ошибки и ему есть ещё куда расти, но своей основной задачей – генерацией RTE, он справляется на ура.Если программа кого-нибудь заинтересует, в следующей статье расскажу, как делать тесты на компоненты.ЗаключениеДанный редактор позволил мне сделать архитектуру моего приложения под STM32 более наглядной и гибкой. Если необходимо написать какой-либо математически нагруженный компонент я его могу теперь безболезненно протестировать в Eclipse и уже потом легко внедрить в проект в STM32. Также стал наглядно виден поток данных от одних компонентов к другим, что позволяет легко и быстро находить источники проблем в проекте, если они возникают.Ссылка на AUTOSAR Gui Editor.Ссылка на проект.
===========
Источник:
habr.com
===========
Похожие новости:

Теги для поиска: #_proektirovanie_i_refaktoring (Проектирование и рефакторинг), #_c, #_programmirovanie_mikrokontrollerov (Программирование микроконтроллеров), #_stm32, #_autosar, #_gui, #_c, #_proektirovanie_i_refaktoring (
Проектирование и рефакторинг
), #_c, #_programmirovanie_mikrokontrollerov (
Программирование микроконтроллеров
)

Профиль ЛС

Ответить на тему

Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете голосовать в опросах
Вы не можете прикреплять файлы к сообщениям
Вы не можете скачивать файлы

Текущее время: 22-Ноя 19:34
Часовой пояс: UTC + 5