探索 AUTOSAR 與英飛凌 AURIX™ TC4x MCAL 解決方案-下

May . 2024

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01. AURIX™ TC4x MCAL的虛擬化與分區功能

英飛凌為AURIX™ TC4x微控制器家族提供完整的MCAL驅動層，且這些驅動程式符合AUTOSAR R20-11（Memory drivers 符合R20-11）標準。

AURIX™ TC4x 的MCAL是具備滿足ASIL D安全等級的驅動程序，並且增強對multi-core, virtualization, ASIL partitioning的支持，從而提供更大的靈活性，簡化客戶的軟體分區和系統級安全論證。

02. AURIX™ 的多核心、虛擬化和分區的聯繫

AURIX™在multi-core環境下的Partitioning (no virtualization)

AURIX™在multi-core環境下的virtualization 以及Partitioning

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

TriCore™1.8增強了硬體對virtualization的支持，採用獨特的設計，針對virtualization應用所需的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內部部署HRHV, HRA, HRB 三組虛擬機器管理暫存器, 對VMx任務進行管理，該策略支援虛擬機器VMx之間的相互隔離和獨立運作。通常HRHV 用於管理VM0的Hypervisor 運行，HRA用於管理Real Time 虛擬機VM1運行, 而HRB 用於可配置的多達6個虛擬機VM2…7的運行管理。

04. AURIX™ TC4x 的虛擬化與分區在MCAL中的應用案例

1. MCAL的應用案例 - monolithic software

在monolithic Software Stack的應用實例中, 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，所有的硬體資源都被分配給這個monolithic Software。

2. MCAL的應用案例 - multi-core

在multi-core應用程式實例中，software stack工作在多核心上，software stack可能在每個核心上都有許多分割區，並且為每個分割區分配了不同的硬體資源，每個分割區可以有不同的ASIL，這是單核心實例的擴展，以支援多核心系統。

3. MCAL的應用案例 - multiple SW stacks

在multiple software stack應用程式實例中，multiple software stacks (binaries)被指派到晶片的不同的執行單元上。每一個binary 內包含一個MCAL的實例，而且裡面包含一些硬體資源被分配到分區當中。每一個binary是獨立的，自包含的，可運行在單核心或多核心上。

4. MCAL的應用案例 - single core with partitions

在single core應用程式實例中，software stack工作在單核心上，software stack可以包含多個分割區。但是，MCAL軟體本身僅支援從單一分區執行。所有驅動程式所需的硬體資源的所有實例都指派給該分割區。

在MCAL軟體需要從single core上的不同分割區進行操作的情況下，例如不同分割區位於不同ASIL的情況，「integration software」應為試圖執行MCAL的每個分割區提供唯一識別碼。 MCAL允許「integration software」透過「configuration module and stub implementation for static source code」提供該識別碼。如果沒有integration software的這種實現，MCAL軟體就無法在同一核心的多個分割區上運行。

5. MCAL的應用案例 - virtualized core

在virtualized core應用實例中，software stack工作在virtualized core上（VM1 to VM7）, 這樣的配置使得應用實例可以支援多個分區運行在同一個physical core上，並且每個分區可以有不同的ASIL等級。這裡每個virtualized core可以安排一個分割區的一個物理核上，也可以安排最多7個分割區(using VM1 to VM7) 在一個物理核上。

在MCAL軟體需要從一個virtualized core上的不同分割區進行操作的情況下，「integration software」應為試圖執行MCAL的每個partition提供唯一標示符。 MCAL允許「integration software」透過「configuration module and stub implementation for static source code」的方式提供該標示符。如果沒有integration software的這種實現，MCAL軟體就無法在同一核心上的多個分割區上運行。