知从科技：基于AUTOSAR架构的CP轻量化技术

在如今汽车智能化的汹涌浪潮中，传统汽车基础软件经典平台面临着诸多棘手难题。尤其是那些存储空间极为有限、CPU 主频极低的芯片，根本无法适配全量 CP 协议栈，这无疑给 AUTOSAR的广泛推广设置了新的阻碍。知从科技凭借深厚的技术积累，将目光聚焦于轻量化 CP 领域，致力于为行业呈上切实可行的创新解决方案。

2025年3月19日，在第六届软件定义汽车论坛暨AUTOSAR中国日上，上海知从科技有限公司商业开发总监曹守营表示，AUTOSAR应用场景多样:在复杂算法应用中，芯片资源丰富，且对功能与信息安全均有需求；而在特殊场景下，算法相对简单，芯片资源有限，需与其他控制器通信，并具备诊断、存储等功能，同时可能涉及功能与信息安全要求。

AUTOSAR的价值体现在多个维度。标准化方面，通过模块、接口及思想的统一，提升了交流效率；移植性上，架构分层与软件模块分离的设计增强了软件的可移植性；扩展性上，支持可配置，且配置与静态代码分离，降低了用户成本；安全性方面，标准化接口满足了功能安全要求；此外，AUTOSAR还提供了从系统到实现的控制器开发方法论。轻量化CP则具有以下特点:兼容并扩展AUTOSAR规范，功能精简且资源占用少；去除复杂交互逻辑，确保高实时性；同时保留核心功能，保障安全性。

上海知从科技有限公司 商业开发总监

以下为演讲内容整理:

AUTOSAR架构下的应用场景与轻量化需求

在汽车技术不断演进的当下，AUTOSAR作为行业内重要的架构标准，其应用场景涵盖了汽车的多个关键领域。

AUTOSAR主要包含两个平台，即CP和AP。CP出现时间较早，自2003 - 2004年发布首个版本以来，凭借其成熟稳定的特性，在汽车的动力域、车身域、底盘域、座舱域以及其他相关领域得到了广泛应用。在动力域中，电机控制器、BMI系统等关键部件依赖CP实现高效控制；车身域里的BCUR车身稳定系统，以及底盘域的EPS等，均借助CP的架构优势，确保了车辆各部分的稳定运行。CP在这些应用场景中，发挥着不可或缺的作用，为汽车的基础功能提供了坚实的支撑。

AP于2017年发布首个版本，它的出现主要是为了适应车联网、自动驾驶等新兴技术的发展需求。在高算力平台和高网络带宽的应用场景下，AP展现出独特的优势，尤其在自动驾驶控制域和座舱控制域表现突出。然而，AP基于MPU的系统架构，在实现高级功能安全方面存在一定局限性，通常需要搭配MCO系统形成异构架构，以满足系统对高安全性的严格要求。即便如此，CP凭借其自身特点，在自动驾驶和座舱领域同样占据一定的应用空间。

不同的应用场景对汽车电子系统有着不同的要求。对于一些如ADAS等应用算法复杂的场景，往往需要专业团队进行维护和优化，并且对芯片资源的需求较高，一般要求任务资源在一兆以上，常见的瑞萨、恩智浦等芯片能够满足这类需求。同时，这些场景对功能安全和信息安全有着严格的要求，随着GB4495等相关规范的发布，信息安全的重要性愈发凸显。

但汽车中还存在一些相对简单的控制器场景，如座椅控制器、水泵控制器、车灯控制器等。这些场景使用英飞凌的TLE989x系列或恩智浦S32Mx系列芯片，其应用算法相对简单，逻辑并不复杂。而且芯片资源相对较少，CPU频率一般在80兆赫兹以下，任务资源通常低于一兆。即便如此，它们依然有着与其他控制器通讯、诊断和存储的需求，对功能安全和信息安全同样不可忽视。在开发这类控制器时，借助AUTOSAR平台及其方法论成为一种可行且高效的选择。

图源:知从科技

AUTOSAR具有诸多显著优势。其标准化的模块和接口，使得不同供应商的软件和硬件能够更好地协同工作，提高了行业内的交流效率；架构分层设计以及软件模块的分离，极大地增强了软件的可移植性，方便在不同的硬件平台上进行应用；支持可配置性，将配置与静态代码分离，降低了用户的使用成本；标准化的接口设计，能够很好地满足功能安全的要求；同时，AUTOSAR还提供了一套完整的控制器开发方法论，从系统设计、软件编程到最终实现，全流程为企业提供指导。

然而，对于资源受限的芯片而言，完整的CP无法直接应用。为了满足这些芯片的需求，同时又遵循AUTOSAR规范，轻量化CP的概念应运而生。轻量化CP的核心就是对传统CP进行有针对性的裁剪和优化，以适应资源有限的硬件环境，在保证基本功能的前提下，实现资源的高效利用。

轻量化CP的解决方案与优化措施

为了实现轻量化CP，知从科技提出了一套全面的解决方案，涵盖基础软件协议栈、MCAL、Bootloader、编译器参数、配置工具、功能安全库以及信息安全库等多个关键方面的优化。

在基础软件协议栈优化方面，遵循保留必要协议栈、优化可选协议栈、裁剪多余协议栈的原则。以CAN相关协议为例，CAN、CANTP、CANIF、PDUR等核心协议栈被保留，以确保车辆通信功能的正常运行，满足通用性需求。对于如COM、UDS、ComM等可选协议栈，在使用时进行优化，在满足最小功能特性的基础上，减少资源占用。而对于一些在特定场景下并非必需的协议栈，如OS、XCP、Fee、BswM、EcuM等，则进行完全裁剪。通过这种方式，在保证基础软件功能完整性的同时，有效减少了代码冗余，提升了系统的运行效率。

MCAL优化同样至关重要。根据实际应用场景的需求，保留必要的模块，如CanDrv、FlsDrv、DioDrv、AdcDrv、GptDrv等，这些模块是保障车辆基本功能实现的关键。而对于一些在特定场景下不需要的模块，如CryptoDrv、FeeDrv等，则予以裁剪。在优化MCAL的过程中，由于其与芯片紧密绑定，具有较强的专业性，知从科技凭借丰富的MCAL开发经验，针对不同芯片进行特殊优化，确保MCAL在满足功能需求的同时，最大限度地降低资源消耗。

图源:知从科技

Bootloader优化主要围绕基本刷写功能展开。保留支持基本刷写功能的服务，如10、11、22、27、31、34、36、37 SID等，以确保车辆在必要时能够进行软件更新。简化存储策略，仅支持基本的存储功能，如Fls和Fee，去除不必要的存储功能，减少代码量。同时，优化Bootloader的启动时间，通过合理调整启动流程和代码结构，缩短系统启动所需的时间，提升用户体验。

编译器参数优化是实现轻量化的重要手段之一。通过设置基础优化等级，如“balance –size”等参数，在保证编译后代码性能的前提下，减小二进制文件的大小。从文件级和单个函数级进行精细化优化，针对不同的文件和函数特点，调整编译器参数，进一步降低代码体积，提高代码的执行效率。

配置工具优化旨在提高开发效率。传统开发过程中，MCAL和基础软件协议栈的配置工具通常由不同供应商提供，导致工具分离，操作繁琐。知从科技将轻量化的MCAL和BSW配置整合在同一个工具中，减少了配置人员在不同工具之间切换的负担，同时针对轻量化CP协议栈进行适配，使配置过程更加简洁高效，降低了出错的可能性。

功能安全库优化参考EGAS三层架构设计，构建了一套完整且精简的功能安全机制。包括MCU内部模块自检测试，通过对MCU内部各个模块的实时监测，及时发现潜在故障，确保系统的稳定运行；SBC硬件安全机制的驱动(即SF.SBC)，为SBC芯片提供安全可靠的驱动支持；同时，仅保留必要的功能安全机制，去除冗余部分，在满足功能安全要求的基础上，降低资源占用，使功能安全库更加轻量化。

信息安全库优化基于硬件加密模块，结合带有加密算法硬件加速器的硬件驱动，实现高效的加密功能。在软件层面，保留必要的信息安全机制，采用纯软件实现信息安全算法，如AES、HASH、CMAC、ECC、RSA、国密SM234、ED25519、X25519密钥交换以及X.509证书解析等常见算法。根据实际需求，对这些算法进行精简和优化，在保证信息安全的前提下，减少代码量，提高系统的整体性能。

轻量化CP的效果、优化方向

经过一系列的优化措施，轻量化CP取得了显著的效果。在资源占用方面，整体内存占用控制在64KB以内，这意味着在128KB的Flash芯片上也能够顺利运行AUTOSAR平台，若Flash芯片容量达到256K，则可以实现AB分区的OTA机制，极大地拓展了AUTOSAR在资源受限芯片上的应用范围。在功能安全方面，达到了ASIL B等级，满足了汽车行业对功能安全的严格要求，为车辆的安全运行提供了有力保障。

图源:知从科技

尽管轻量化CP已经取得了一定成果，但知从科技认为仍有进一步优化的空间。在代码深度优化方面，计划利用更加先进的编译技术和压缩算法，进一步减少代码体积，提高代码的执行效率。通过对代码结构和算法的深入分析，挖掘潜在的优化点，使代码在占用更少资源的同时，实现更强大的功能。

硬件适配精细化也是未来优化的重点方向之一。针对不同的MCU，开发更加精准的硬件适配方案，充分发挥每个MCU的性能优势。根据不同MCU的特点，定制化地优化硬件驱动和相关配置，确保轻量化CP能够更好地适配各种硬件平台，提高系统的兼容性和稳定性。

在任务调度算法方面，致力于开发更加智能的调度算法。根据系统的实时负载和任务优先级，动态调整任务的执行顺序和时间分配，提高系统的整体运行效率。通过合理安排任务，避免任务冲突和资源竞争，确保系统能够高效、稳定地运行。

中断处理优化同样不容忽视。优化中断处理机制，减少中断响应时间和处理延迟，提高系统的实时性。通过优化中断处理流程和相关代码，确保系统能够及时响应外部事件，提高系统的可靠性和安全性。

知从科技成立于2014年，位于上海临港新片区。作为一家技术驱动型企业，我们拥有100多名员工，其中80%为研发人员。知从科技是国家高新技术企业，也是上海专精特新企业，在汽车技术软件领域具有深厚的技术积累。

公司很早就加入了AUTOSAR组织以及其他相关行业组织，成为其成员单位，积极参与行业标准的制定和技术交流。作为中国汽车法务产业联盟初始会员单位，知从科技致力于推动汽车行业的技术发展和创新。

知从科技的目标是成为全球领先的汽车技术软件公司，为此，公司提供全面的车载技术软件解决方案。其产品涵盖了基础软件、MCAL、功能安全、信息安全、OTA以及上位机工具等多个领域，是全球唯一一家提供全站车载技术软件的解决服务商。

公司产品命名独具特色，以十二生肖命名，如木牛代表技术软件部分，青龙涵盖Bootloader和上位机工具等。信息安全领域，公司实现了信息安全库的定制开发，满足不同客户的需求。玄武产品集成了刷写、诊断和测试功能，为配置工程师和测试工程师提供了便捷的开发环境，可通过Python编写测试用例并自动生成报告。

知从科技与arm、英飞凌、瑞萨、恩智浦等众多芯片厂商建立了战略合作关系，能够第一时间获取最新的技术资料，为客户提供最前沿的技术支持。在软件开发过程中，严格遵循ASPICE和ISO26262等国际标准，已获得ASPICE流程认证和相关产品证书。凭借多年的技术积累和优质服务，知从科技已为国内外800多家客户提供了产品和服务，有效降低了客户的开发成本，在汽车技术软件领域树立了良好的口碑。