探索AUTOSAR與英飛凌AURIX? TC4x MCAL解決方案-下

英飛凌的AURIX? TC4x微控制器家族是一個多核 (multi-core）系統(tǒng)并且增強支持虛擬化 (virtualization）功能和分區(qū)（partitioning）功能。它可以單獨在每個核上啟用/禁用虛擬化。并且MCAL軟件可以與這些構(gòu)建在single core, multi-core 或者 virtualized cores上的應(yīng)用程序無縫配合。

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AURIX? TC4x MCAL的虛擬化和分區(qū)功能

英飛凌為AURIX? TC4x微控制器家族提供完備的MCAL驅(qū)動層，并且這些驅(qū)動符合AUTOSAR R20-11（Memory drivers 滿足R20-11）標準。

AURIX? TC4x 的MCAL是具備滿足ASIL D安全等級的驅(qū)動程序，并且增強對multi-core, virtualization, ASIL partitioning的支持，從而提供更大的靈活性，簡化客戶的軟件分區(qū)和系統(tǒng)級安全論證。

02   AURIX? 的多核 、虛擬化和分區(qū)的聯(lián)系

1   AURIX?在multi-core環(huán)境下的Partitioning (no virtualization)：

2   AURIX?在multi-core環(huán)境下的virtualization 以及Partitioning：

03   AURIX? TC4x TriCore?1.8針對虛擬化的增強功能

TriCore?1.8增強了硬件對virtualization的支持，采用獨特的設(shè)計，針對virtualization應(yīng)用所需的Hypervisor而配備的功能寄存器和特殊指令集，在確保安全前提下，能夠快速在Hypervisor 的VMx (VM: Virtual Machine) 間切換。

TriCore?1.8 每個core內(nèi)部部署HRHV, HRA, HRB 三組虛擬機管理寄存器, 對VMx任務(wù)進行管理，該策略支持虛擬機VMx之間的相互隔離和獨立運行。通常HRHV 用于管理VM0的Hypervisor 運行，HRA用于管理Real Time 虛擬機VM1運行,  而HRB 用于可配置的多達6個虛擬機VM2…7的運行管理。

04   AURIX? TC4x的虛擬化和分區(qū)在MCAL中的應(yīng)用案例

1   MCAL的應(yīng)用案例-monolithic software

在monolithic Software Stack的應(yīng)用實例中, Software Stack作為一個不被分割的monolithic Software工作在單核上，包含一個獨立的MCAL代碼實例，所有的硬件資源都被分配給這個monolithic Software。

2   MCAL的應(yīng)用案例-multi-core

在multi-core應(yīng)用實例中，software stack工作在多核上，software stack可能在每一個核上都有很多分區(qū)，并且為每個分區(qū)分配了不同的硬件資源，每個分區(qū)可以有不同的ASIL，這是單核實例的擴展，以支持多核系統(tǒng)。

3   MCAL的應(yīng)用案例-multiple SW stacks

在multiple software stack應(yīng)用實例中，multiple software stacks (binaries)被分配到芯片的不同的執(zhí)行單元上。每一個binary 內(nèi)包含一個MCAL的實例，而且里面包含一些硬件資源被分配到分區(qū)當中。每一個binary是獨立的，自包含的，可運行在單核或多核上。

4   MCAL的應(yīng)用案例-single core with partitions

在single core應(yīng)用實例中，software stack工作在單核上，software stack可以包括多個分區(qū)。但是，MCAL軟件本身僅支持從單個分區(qū)執(zhí)行。所有驅(qū)動程序所需的硬件資源的所有實例都分配給該分區(qū)。

在MCAL軟件需要從single core上的不同分區(qū)進行操作的情況下，例如不同分區(qū)位于不同ASIL的情況，“integration software”應(yīng)為試圖執(zhí)行MCAL的每個分區(qū)提供唯一標識符。MCAL允許“integration software”通過“configuration module and stub implementation for static source code”提供該標識符。如果沒有integration software的這種實現(xiàn)，MCAL軟件就無法在同一核的多個分區(qū)上運行。

5   MCAL的應(yīng)用案例-virtualized core

在virtualized core應(yīng)用實例中，software stack工作在virtualized core上（VM1 to VM7）, 這樣的配置使得應(yīng)用實例可以支持多個分區(qū)運行在同一個physical core上，并且每個分區(qū)可以有不同的ASIL等級。這里每個virtualized core可以安排一個分區(qū)的一個物理核上，也可以安排最多7個分區(qū)(using VM1 to VM7) 在一個物理核上。

在MCAL軟件需要從一個virtualized core上的不同分區(qū)進行操作的情況下，“integration software”應(yīng)為試圖執(zhí)行MCAL的每個partition提供唯一標識符。MCAL允許“integration software”通過“configuration module and stub implementation for static source code” 的方式提供該標識符。如果沒有integration software的這種實現(xiàn)，MCAL軟件就無法在同一核上的多個分區(qū)上運行。