Arctic Core结构分析

1. 概述

   1. 背景

   ARC Core是一个符合AUTOSAR标准的嵌入式开发平台，它包含三个组件：支持代码（Arctic Core）、开发平台（Arctic Studio）和配置工具（BSW Builder）。

   1. Arctic Core

   Arctic Core是一个开放源码（GPL）的嵌入式系统平台，它基于模块化设计，符合AUTOSAR标准，目前实现了以下内容：

   1. 符合OSEK标准的实时内核
   2. LIN和CAN总线的通信栈
   3. 外设：ADC, PWM, digital I/O

   其实现路线图如下（图 11）：

   图 11 Arctic Core路线图
   	已经实现
   	在Arctic Studio Pro中实现
   	2010年3月实现
   	2010年5月实现
   	2010年9月实现
   	没有计划

   1. Arctic Studio

   Arctic Studio是一个集成了gcc编译器的开发环境（powerpc-eabispe），同时包括了C语言编辑器CDT，在Professional版本中包含ECU的配置工具。

   Arctic Studio对源代码进行统一管理，它会自动创建用于构建Arctic Core的Makefile的基本模板，但用户仍需要编辑自己工程内的Makefile。构建系统模型如图 12所示。

   

   图 12 构建系统

   1. BSW Builder

   BSW Builder是一个付费的AUTOSAR中BSW的配置工具，它支持图形化的ECU级编辑（如图 13所示）和操作系统级编辑（如图 14所示）。

   

   图 13 BSW Builder

   

   图 14 BSW Builder操作系统编辑

   通过基于arxml数据的配置，可以生成和C语言代码的文件。

   1. 目标

   本文档的目的在于分析Arctic Core结构，从而获得它的运行方式及RTE与OS的关系，为RTE的实现做准备。

   1. 方法

   分析主要由以下方式进行：

   1. 准备阶段：Arctic Core的获取、编译与调试。
   1. 静态分析：项目的依赖关系及目录结构。
   2. 动态分析：Arctic Core的运行过程，OSEK OS与RTE在运行时的关系。

2. Arctic Core的获取、编译与调试

   1. 获取

      1. Clone Arctic Core

         1. 下载安装Arctic Studio（http://arccore.com/download/Arctic-Core-Studio）。
         1. 安装过程会附带安装cygwin和mercurial，需要确保它们被正确安装。
         2. 在File->Import中选择Mercurial版本库。并在URL中填入：
            http://arccore.com/hg/arc-stable（稳定版）
            http://arccore.com/hg/arc（孵化版）
         3. 并选择check out as a project(s) in the workspace完成导入。

      2. Convert to a C/C++ Project

         1. 由于导入完成后项目为一般项目，没有用CDT建立类型和变量索引，所以源码不能进行编译。需要在Project Explorer视图中选择项目，并将其转换为C项目。如图 21所示。

   

   图 21 将检出项目转换为C项目

   1. 在转换选项中选择Makefile Project，Toolchain为Empty Toolchain。如图 22所示。

   

   图 22 转换为C/C++项目

   1. 使用

      1. 建立自己的项目

         1. 在菜单中选择File à New à C Project
         1. 新建对话框中Project Type填入Empty Arctic Core Project。Toolchain为Core Builder Cygwin Toolchain。
         2. 在Arctic Core source path中填入：${workspace_loc:/arc-stable}，其中arc-stable是检出时填写的项目名称。
         3. 在Advanced settings…中检查下面三个环境变量是否配置正确（C/C++ Build / Environment）：

   含义	变量
   编译器位置	CROSS_COMPILE=/opt/powerpc-eabispe/bin/powerpc-eabispe-
   板级支持包位置	BOARDDIR=<arc-stable/boards/任意一个目录名 需要注意的是：如果想以后要仿真调试，需要选择带有sim的目标板（如mpc5554sim）
   目录外编译位置	BDIR=../${ProjName}

   1. 在C/C++ Build / Settings下Binary选项卡中勾选Elf-Parser，编译成功后目录中的elf文件就可以被自动解析。
   2. 在Project Preferences下Project reference中勾选Arctic Core项目（如arc-stable），编写代码时源代码就可以被自动搜索关联。
   3. 建立C语言文件，并编写代码。（或者也可以拷贝源码库中example下的代码，再进行修改，但要注意的是只拷贝目录下的文件，不要拷贝目录。如图 23所示）

   

   图 23 拷贝版本库中的示例

   1. 使用BSW Builder编写源代码

   配置信息（如Os_Cfg.c）可以使用手工填写，也可以使用BSW Builder生成。下面的例子就是用BSW Builder写一个简单的OSEK操作系统应用：

   1. 首先新建一个C语言项目

   

   图 24 新建C语言项目

   1. 建立新的ECU配置文件，这个文件是arxml文件。

   

   图 25 New Ecu Configuration

   1. Mcu选择MPC551x并确定。
   2. 添加一个OS对象：

   

   图 26 添加OS对象

   1. 双击OS进入其配置页面。
   2. 勾选所有的hook并添加1个Alarm、1个Counter、一个Event和1个Task。填入OS tick frequency为1000Hz，也就是说1ms运行一次。
   3. 修改Counter的Tick per base unit为1，Counter unit为OsTick，与系统时钟同步。Max Allowed Value为1000，也就是说1秒回卷一次。Min allowed ticks cyclic alarm 为10，则表示alarm最短也要10ms才能出发一次。
   4. 修改Event的Event Mask为1，表示一号事件。
   5. 修改Task类型为Extended，优先级为1并且Autostart。
   6. 修改Alarm的Alarm Counter为刚刚创建的Counter_1，并且Autostart。Alarm time为100表示0.1秒触发一次。Alarm cycle也为100，类型为"相对"。
   7. 添加set Event action，并Set Event为Event_1，Set Event Task为Task_1。
   8. 完成后选择Generate Stubs…产生Task.c
   9. 回到Overview，在Generator output directory中填入工程目录下的config并在workflow中选择Generator产生Os_Cfg.c和Os_Cfg.h。
   10. 打开Task.c文件，在文件顶部填入调试输出信息支持头文件：

       #define USE_DEBUG

       #include "Trace.h"

        

       #define USE_SIMPLE_PRINTF

       #include "simple_printf.h"

   11. 在Task_1中填入简单的调试信息：

       // Tasks

       void Task_1(void)

       {

           simple_printf("Task_1 Started!\n");

           for (;;)

           {

               WaitEvent(EVENT_MASK_Event_1);

               ClearEvent(EVENT_MASK_Event_1);

               simple_printf("Hello World\n");

           }

       }

   12. 在所有支持的系统Hook中加入相应的调试信息：

       // Hooks

       void ErrorHook(StatusType Error)

       {

           dbg_printf("Error Code = %d\n", Error);

       }

        

       void PostTaskHook(void)

       {

           TaskType currTask;

           GetTaskID(&currTask);

           TickType alarmTick;

           GetAlarm(ALARM_ID_Alarm_1, &alarmTick);

           dbg_printf("<%d> Task %d Switch finished\n", alarmTick, currTask);

       }

        

       void PreTaskHook(void)

       {

           TaskType currTask;

           GetTaskID(&currTask);

           dbg_printf("[%d] Task %d Get in\n", GetOsTick(), currTask);

       }

        

       ProtectionReturnType ProtectionHook(StatusType FatalError)

       {

           dbg_printf("Error Code = %d\n", FatalError);

           return PRO_KILLAPPL;

       }

        

       void ShutdownHook(StatusType Error)

       {

           dbg_printf("OS Shutdown!\n");

       }

        

       void StartupHook(void)

       {

           dbg_printf("OS Startup!\n");

       }

   1. 编译

   代码编写完成后，检查makefile是否包含了config目录中的全部代码，如下所示：

    

   # Our object files

   obj-y += simple_main.o

   # OS object files.

   obj-y += Os_Cfg.o

   并检查build_config.mk文件中是否包含了