MỞ ĐẦU Hiện nay, chúng ta đang sống trong một xã hội hiện đại với sự tiến bộ nhanh chóng của công nghệ 4.0, đặc biệt là trong lĩnh vực Internet of Things (IOT). Ngày nay, những chiếc ô tô dần trở thành những hệ thống mạng vật lý thực sự khi chỉ cần kết nối Internet là có thể thực hiện việc trao đổi dữ liệu với điện thoại cũng như thực hiện các tác vụ khác như: phát nhạc, xem bản đồ, chỉ duong,. Trên cơ sở đó, chúng ta hoàn toàn có thé tin rằng những chiếc ô tô trong tương lai có thé kết nối được với hầu hết tất cả mọi thứ như: nhà thông minh, các cơ sở hạ tầng ven đường, các phương tiện xung quanh,. để trở thành một phan trong mạng lưới Internet of Things.
Một xu hướng khác bên cạnh khả năng kết nối như trên là tinh năng lái xe tự động, những cải tiến cho đến ngày hôm nay cũng đã phần nào hỗ trợ người lái trong việc kiểm soát hành trình và mở đường cho việc nâng cao tính năng lái xe và đỗ xe tự động. Tuy nhiên, việc thực hiện hóa các tính năng mới ngụ ý sự phức tạp ngày càng tăng của phần mềm phát trién. Kiến trúc AUTOSAR ra đời đã chỉ ra rằng những yêu cầu mới này gần như không thể thực hiện vì kiến trúc phần mềm được hiện thực hoàn toàn dựa trên một bộ điều khiển được nhúng sâu bên dưới hệ thống là không khả thi. AUTOSAR cho phép các cơ sở hạ tầng của xe 6 tô ngày nay dần được hoàn thiện về mặt kết nối bởi một kiến trúc phần mềm đi kèm với hệ điều hành được thiết kế để tính toán hiệu suất cao và tăng cường những tính năng đáng tin cậy như: tính an toàn, tính khả dụng, tính bảo mật và thời gian thực.
Thực trạng hiện nay va tính cấp thiết của dé tài Ngành công nghiệp ô tô hiện nay là nền kinh tế lớn thứ sáu trên thế giới, sản xuất hàng chục triệu xe mỗi năm và đóng góp quan trọng vào thu nhập của các chính phủ trên toàn thế giới. Ké từ năm 1990 thì lĩnh vực phần mềm nhúng (Embedded Software) vẫn đang tăng trưởng với tỉ lệ 10% mỗi năm. Tuy nhiên, chỉ khi đến năm 2003 khi AUTOSAR ra đời đánh dấu sự thay đổi của một kỷ nguyên mới thì ngành công nghiệp này mới thực sự bắt đầu bùng nô. Tại Việt Nam, các công việc liên quan đến phần mềm nhúng về AUTOSAR thực sự phát triển vào khoảng năm 2010 với sự thành lập của Công ty TNHH Robert Bosch Engineering and Business Solutions Việt Nam (RBVH) - là công ty con thuộc tập đoàn Robert Bosch GmbH - một trong những tập đoàn sáng lập ra AUTOSAR, cùng với đó là những dự án ban đầu về Automotive tại FPT Software (FSOFT).
Hiện nay, Việt Nam đã có rất nhiều các công ty lớn nhỏ khác nhau đầu tư và phát triển các dự án liên quan đến Automotive và đặc biệt là AUTOSAR. Trong đó phải kế đến VINFAST - công ty đi đầu trong việc sản xuất ô tô mang thương hiệu Việt. Tuy hiện tại chưa thể tự sản xuất nhưng VINFAST đã có những viện nghiên cứu về hệ thống nhúng trên ô tô với rất nhiều chuyên gia và kỹ sư giỏi. Bên cạnh đó, Bosch và FSOFT cũng ngày càng lớn mạnh với rất nhiều dự án lớn của các khách hang từ Đức, Nhật,.
FSOFT thậm chí còn thành lập một don vi riêng chuyên về Automotive đó là FGA — FPT Global Automotive. Mặc dù thị trường ở Việt Nam lớn mạnh là thế, nhưng việc tìm hiểu về Automotive nói chung và AUTOSAR nói riêng đối với sinh viên khi còn đang ngôi trên ghế nhà trường là rất khó khăn bởi các bài báo hay các bài nghiên cứu khoa học đa phần đều sử dụng rất nhiều các thuật ngữ chuyên môn trong ngành và chỉ nêu ra những khái niệm cơ bản, chưa có những ví dụ cụ thể về hoạt động của AUTOSAR trong các mô hình thực tế. Hướng nghiên cứu và mục tiêu Nhận thấy được tính cấp thiết của đề tài như đã nêu trên, em đã đề xuất việc thực hiện xây dựng một bộ tài liệu gồm cơ sở lý thuyết với những nội dung cơ bản về AUTOSAR. Ngoài ra, em sẽ trình bày về một hệ thống phần mềm dé mô phỏng quá trình hoạt động của AUTOSAR.
Các nội dung trong Khóa luận dựa trên quá trình nghiên cứu, tìm hiéu, làm việc với AUTOSAR và tổng hợp từ một số bài nghiên cứu. Tính chính xác của phần mềm mô phỏng được thê hiện thông qua các kết quả kiểm thử. Mục tiêu chính của Khóa luận là thông qua bộ tài liệu có thể giúp những người đang có định hướng tìm hiểu về AUTOSAR và gần hơn là các bạn sinh viên trong trường chưa xác định được xuất phát điểm rõ ràng có thể dễ dàng hơn trong việc tiếp cận với thị trường đầy tiềm năng này. Cấu trúc báo cáo Khóa luận Phần còn lại của Khóa luận tốt nghiệp được tô chức như sau, trong Chương 2 em trình bày về cơ sở lý thuyết liên quan đến đề tài Khóa luận.
Chương 3 em trình bày các phương pháp và kiến trúc liên quan đến quá trình xây dựng phần mềm mô phỏng AUTOSAR. Chương 4 em trình bày các kết quả thu được trong quá trình kiểm thử phần mềm và đánh giá. Chương 5 em sẽ đưa ra kết luận và hướng phát triên cho dé tai. Quá trình hình thành và phát triển AUTOSAR (viết tắt của AUTomotive Open System ARchitecture) là một kiến trúc phần mềm mở cho ô tô.
AUTOSAR ra đời từ tháng 7 năm 2003 bởi các nhà sản xuất và phát triển ô tô gồm BMW, Robert Bosch GmbH, Continental AG, Daimler AG (tiền thân của Mercedes), Seimens VDO và Volkswagen (tập đoàn cha của những thương hiệu Audi, Bentley, Lamborghini, Bugatti, Porsche,. Đến tháng 11 năm 2003, Ford Motor Company tham gia với tư cách là thành viên cốt lõi; và đến tháng 12, Groupe PSA (tiền thân của Peugeot) và Toyota Motor Corporation cũng đã tham gia. Tiêu chuân AUTOSAR cho phép sử dụng mô hình thiết kế phần mềm dựa trên các thành phan cần sử dụng bộ điều khién (ECU) trên xe ô tô và một số thiết bị khác. Mô hình thiết kế sử dụng các thành phần phần mềm ứng dụng được liên kết thông qua các “Bus chức năng ảo”.
Từ năm 2004 đến 2013, AUTOSAR đã xuất bản bốn bản phát hành đầu tiên với các nội dung: Phát triển tiêu chuẩn cơ bản; Mở rộng tiêu chuân về kiến trúc và phương pháp luận; Bảo trì các cải tiên được lựa chọn. Từ năm 2013 đến tháng 12 năm 2020, AUTOSAR cũng đã xuất bản thêm nhiều bản phát hành khác nhăm cung cap các lựa chon cải tiên và duy trì tiêu chuân này. Tính đên thời điêm hiện tại, gân như tat cả các hãng xe nôi tiêng trên thê giới đêu đã sử dụng AUTOSAR trong việc xây dựng và phát triển ra những chiếc xe của mình. Một điều quan trọng cần lưu ý, AUTOSAR là một kiến trúc công cộng, nhưng lại được sử dụng trong thương mại chỉ khi có xác nhận đã trả phí từ phía hiệp hội sáng lập.
Nếu không có chứng chỉ, trong mọi trường hợp khác, các gói phần mềm từ phía công ty không được bán ra với “Thuong hiệu AUTOSAR”. Các tính chat và ứng dụng Phần này sẽ trình bày cụ thể về các tính chất và ứng dụng của AUTOSAR bao gồm: Mục tiêu, Ưu điểm, Nhược điểm và Ứng dụng. Qua đó, làm rõ mục đích tại sao AUTOSAR lại ra đời và lý do mà AUTOSAR được áp dụng rộng rãi trong các hệ thống nhúng Automotive hiện nay. Mục tiêu Mục này sẽ đề cập đến mục tiêu cụ thé mà AUTOSAR ra đời, dé giải thích được van đề này, đầu tiên ta sẽ đề cập đến sự khác nhau giữa mô hình phan mềm nhúng có sử dụng và không sử dung AUTOSAR.
Hình 2-1 thé hiện mô hình kiến trúc hệ thống nhúng căn bản không sử dụng AUTOSAR. Hình 2-1: Kiến trúc hệ thống nhúng căn bản [1] Hiện tại, với kiến trúc của các hệ thống nhúng căn bản được thể hiện như trên, chỉ cần một sự thay đổi trong các mô-đun phần cứng thì chắc chan không chỉ có những phân lớp của phần cứng bị ảnh hưởng mà cả mô-đun phần mềm cũng bị ảnh hưởng theo. AUTOSAR Qua đó, AUTOSAR được sáng lập với mục tiêu cung cấp một tập hợp các thông số kỹ thuật mô tả các mô-đun phần mềm cơ bản, xác định giao diện ứng dụng và xây dựng một phương pháp phát triển chung dựa trên các định dạng đã được tiêu chuẩn hóa. Ngoài ra, nhược điểm được nêu ra trong mô hình phần mềm nhúng không sử dụng AUTOSAR cũng được giải quyết nhờ sự độc lập giữa phần cứng và phần mềm trong quá mô hình kiến trúc hệ thống sử dụng AUTOSAR được thê hiện trên Hình 2-2.
Tất nhiên, các thành phần vẫn liên kết với nhau bằng một số phương thức như các công bắt buộc, giao diện, kiểu dữ liệu,. để tạo thành một hệ thống thống nhất. Các mô-đun phần mềm được cung cấp bởi AUTOSAR có thé được sử dụng trong các phương tiện của các nhà sản xuất khác nhau, do đó giảm chi phí cho nghiên cứu và phát triển, làm chủ được sự phức tạp ngày càng tăng lên của kiến trúc điện tử và phần mềmô tô, chuẩn bị cho các công nghệ sắp tới và cải thiện hiệu quả chi phí mà không ảnh hưởng đến chất lượng. AUTOSAR đề cao tính an toàn, tính bảo mật, đảm bảo hệ thống thời gian thực, cùng tính tái sử dụng trong hệ thống Automotive, đây là các tiêu chí tiên quyết mà AUTOSAR luôn giữ trong quá trình xây dựng và phát triển kiến trúc.
Ưu điểm Kiến trúc AUTOSAR với những sự khác biệt nhất định với kiến trúc hệ thống nhúng truyên thông sẽ có một sô ưu điêm như sau: e Có thé dễ dàng tạo ra những mô hình mới dựa trên việc tái sử dụng các mô-đun phần mềm. e Linh hoạt trong khâu thiết kế. e Giảm sự gia tăng của các phiên bản nhờ tính tái sử dụng cao. e Tăng hiệu quả trong quá trình phát triển các chức năng nhờ sự phân biệt rõ ràng giữa phần cứng và phần mềm.
e Giảm thiêu tổng chi phí phát triển phần mềm. Nhược điểm e Vì sự phân biệt rõ ràng giữa phần cứng và phần mềm, AUTOSAR ra đời mang theo một vài thách thức cũng như khó khăn trong việc chuyên đổi các yêu cầu chức năng thành các thành phan trong hệ thống và ghép lại với nhau.