По мере развития программно-определяемых транспортных средств автомобильные команды всё чаще выходят за рамки традиционных архитектур на базе MCU. Современные операционные системы, такие как QNX SDP 8.0, предлагают убедительные преимущества для платформ следующего поколения, позволяя реализовывать сервис‑ориентированные архитектуры, упрощать развертывание программного обеспечения и более гибко обновлять приложения. Однако остаётся одна критическая проблема: как добиться того же детерминированного поведения времени при переносе приложений с микроконтроллеров Classic AUTOSAR на микропроцессоры? Это поддерживается MotionWise Schedule, поскольку он обеспечивает детерминированные механизмы планирования, используя те же семантики задач, к которым привыкли разработчики из Classic AUTOSAR.
Дилемма миграции: современные платформы против детерминированного времени
OEM и поставщики Tier‑1 переходят от архитектур, ориентированных на домены и сигналы, к централизованным, сервис‑ориентированным вычислительным платформам на базе QNX SDP 8.0. Эти платформы предоставляют мощные возможности, которые трудно реализовать в классических средах MCU:
- Независимое развертывание и обновление приложений
- Автоматическая изоляция процессов с помощью MMU
- Улучшенная масштабируемость для будущих функций автомобиля
Эти преимущества делают POSIX‑основанные платформы привлекательными для архитектур следующего поколения. Однако миграция существующего наследственного ПО часто оказывается гораздо более сложной, чем простая перекомпиляция кода, из‑за, среди прочего, различий между моделями выполнения.
Почему приложения Classic AUTOSAR ведут себя иначе
Приложения Classic AUTOSAR построены вокруг концепции периодических задач и контрольных циклов. Компоненты программного обеспечения (SWC) содержат runnable‑ы, которые запускаются средой выполнения AUTOSAR (RTE) в соответствии с чётко определёнными временными ограничениями.
Разработчики полагаются на такие характеристики, как:
- Низкий дрожание активации
- Предсказуемое периодическое выполнение
- Детерминированная активация задач
- Чётко определённый порядок выполнения
- Короткие сроки для критически безопасных нагрузок
На протяжении многих лет приложения тщательно оптимизировались и проверялись на основе этих предположений.
При переносе этих приложений в среду на базе QNX разработчики быстро обнаруживают, что поведение отличается.
Пример init и периодических runnable‑ов, используемых в Classic AUTOSAR RTE
Пример функций Init и Main VehicleStateEstimation (они будут использованы в процессе QNX)
Вызов планирования
QNX SDP 8.0 никогда не разрабатывался для воспроизведения семантики выполнения Classic AUTOSAR.
Хотя операционная система обеспечивает необходимые возможности планирования реального времени, она выполняет потоки и процессы, а не runnable‑ы в стиле AUTOSAR.
При наличии множества отдельных потоков сложно обеспечить оптимальные, детерминированные шаблоны выполнения по отдельным приложениям, предоставить надлежащую изоляцию с помощью стандартных планировщиков ОС, и это можно лишь приблизить с помощью дополнительных механизмов синхронизации.
Команды разработки часто сталкиваются с:
- Увеличенным дрожанием выполнения
- Менее детерминированными шаблонами активации
- Разным поведением приоритетов
- Проблемами с быстрыми циклическими нагрузками с дедлайнами
- Потерей предположений о времени, встроенных в существующее ПО
- В результате часто требуется обширная переработка приложений.
Инженерные команды могут потребоваться переосмыслить архитектуру ПО, переписать критическую по времени логику или внедрить дополнительные механизмы синхронизации. Для больших автомобильных программ, содержащих миллионы строк проверенного ПО, этот труд может стать значительным барьером для миграции.
В некоторых проектах вызов даже приводит к обратному решению: перенос существующих приложений обратно на мощные платформы MCU, поскольку среды Classic AUTOSAR лучше соответствуют требуемому поведению времени.
Переход к MotionWise Schedule
MotionWise Schedule позволяет командам ПО получить преимущества QNX SDP 8.0, одновременно обеспечивая детерминированные характеристики выполнения, традиционно связанные с Classic AUTOSAR. В среде Classic AUTOSAR runnable‑ы являются фундаментальными единицами выполнения внутри компонентов программного обеспечения. Среда выполнения AUTOSAR отвечает за активацию этих runnable‑ов в соответствии с настроенными событиями и временными ограничениями.
Вместо того чтобы заставлять приложения адаптироваться к «модели потоков» и перерабатывать компоненты ПО в многопоточные процессы, MotionWise Schedule вводит концепцию временно‑осознанного выполнения, которая координирует действия в соответствии с требованиями времени, и поддерживает семантику runnable‑ов: MotionWise Schedule может выполнять нагрузки, используя знакомую модель на основе runnable‑ов. Эта модель обеспечивает более детерминированное планирование и координацию выполнения нагрузок.
Что это означает для разработчиков
MotionWise Schedule предлагает функции, которые традиционно предоставляются средой выполнения Classic AUTOSAR, включая:
- Периодическую активацию runnable‑ов
- Временно‑осознанную координацию выполнения
- Детерминированное поведение планирования
- Управление ограничениями времени выполнения
- Согласованную активацию функций ПО во время выполнения
В результате команды ПО могут переиспользовать значительные части существующей логики приложения, получая при этом доступ к преимуществам QNX SDP 8.0. Существующий дизайн приложения в значительной степени сохраняется.
Такой подход позволяет перенесённым нагрузкам сохранять предсказуемые шаблоны активации и выполнения.
Выполнение тех же runnable‑ов с MotionWise Schedule на QNX без необходимости управления потоками и временем в коде
MotionWise Schedule предоставляет инструменты для достижения желаемого времени runnable‑ов. На основе пользовательской конфигурации он генерирует корректную по проекту конфигурацию встроенного расписания для среды выполнения MotionWise Schedule, описанную в другой статье:
. Это позволяет гибко обновлять и быстро развертывать новые компоненты, поскольку процесс учитывает все требования времени (от существующих и новых компонентов) при изменениях.
Пользователи могут легко настроить runnable по периоду, бюджету, разрешённым ядрам CPU и многим другим (дрожание, дедлайны и т.д.) в MotionWise Schedule. Параметры можно менять интегратором без изменения кода.
оригинал
Пример цепочки вычислений с MotionWise Schedule на QNX
Открытие преимуществ QNX без потери детерминизма
Способность сохранять поведение времени напрямую влияет на экономику проекта. MotionWise Schedule значительно снижает инженерные затраты и уменьшает риск при переходе архитектур.
Это снижает барьеры миграции и помогает организациям уверенно переходить к следующему поколению программно‑определяемых транспортных средств. Вместо того чтобы сосредотачивать инженерные ресурсы на переинтеграции логики планирования, команды могут сосредоточиться на доставке функциональности автомобиля и инноваций.
Для автомобильных организаций, внедряющих QNX, цель ясна: использовать гибкость и масштабируемость современной ОС, одновременно сохраняя требуемое детерминированное поведение выполнения для приложений реального времени автомобиля.
MotionWise Schedule позволяет именно это.
Заключение
Переход от платформ Classic AUTOSAR к архитектурам на базе QNX открывает огромные возможности для масштабируемости, поддерживаемости и гибкости развертывания программного обеспечения. Однако различия в поведении планировщика часто создают серьёзный барьер для проектов миграции.
MotionWise Schedule решает эту задачу, вводя детерминированное, ориентированное на время выполнение на платформах QNX и поддерживая модели выполнения на основе runnable, знакомые разработчикам AUTOSAR.
Результатом является практический путь миграции, сохраняющий предсказуемое временное поведение, минимизирующий переработку ПО и позволяющий автомобильным командам модернизировать свою архитектуру без ущерба для реального времени.
Хотите узнать, как MotionWise Schedule может упростить вашу миграцию с Classic AUTOSAR на QNX? Свяжитесь с командой TrustMotion и узнайте, как MotionWise Schedule ускорит ваш переход к платформам следующего поколения.
Эта статья была совместно написана Anerudh Athrey, QNX, и Tamas Liszbauer, Product Manager, TrustMotion.
