Technical Article XCPによるAUTOSAR ECUソフトウェアの解析 ∼AUTOSARベーシックソフトウェアの拡張でデバッグを便利に∼ ECUをネットワーク接続した環境でデバッグする場合、特にエラーが散発的またはテスト車両でのみ発生するケースでは、デバッガーが有効でないことが少なくありません。そのような場合に役立つのが、実績ある測定/キャリブレーションプロトコルであるXCPのサービスです。本稿では、 XCPを使ってAUTOSARベーシックソフトウェア（BSW）とソフトウェアコンポーネント（SWC）のプロセスをモニターする方法を説明します。こうした測定を行うには、ベーシックソフトウェアに一定の機能を追加しなければなりませんが、解析ツール専用の拡張機能を使えば、効率的なデバッグと手軽な評価が可能になります。現行のテストツールの多くは、レストバスシミュレーションを使っ ManagerやCommunication Manager（ComM）などの、ステートて個別のECUをテストする方法に対応しています。このようなツーマシンが相互に依存している「マネージャーモジュール」です。まルを使えば、ECUネットワークに依存せずに早い段階から必要な機た、テスト技術者は、どのアプリケーション要求でECUがその測定能を検証し、ソフトウェア開発の初期から極めて高い品質を実現すされた状態に入ったのかも判断しなければなりません。モジューることができます。ただし、ECUがテストベンチ/テスト車両に設置ルの境界を越えた因果関係の観察、たとえばシグナルの経路をバされている場合や、機能がネットワーク内の複数のECUにまたがるスレベルからアプリケーションレベルまで追跡するなどの操作も必場合、テストを徹底できず、エラーの発生場所を特定するのが難し要です。さらに、解析時にエラー履歴を再構築するためのタイムくなります。これには以下のような原因があります。スタンプも必要となります。 > ECUがアクセスしにくい方法で設置されている > デバッグに使える接続端子が残っていない > 異なるECU用のデバッガー間で、データに対する条件設定を共 AUTOSAR 3.xプロジェクトにおけるXCP 通で行うことができない > テストツールを車両内に設置できない車両内でのデバッグが制限される物理的な条件に加えて、散発的にしか発生しないエラーがあることも原因の1つです。散発的なエラーの原因を実験室で特定するのは、容易なことではありません。 AUTOSAR 3.x規格には、リモートデバッグのメカニズムに関する仕様は一切ありません。しかし、ここ数年、車両開発における ECUの測定/キャリブレーションにXCP（Universal Measurement and Calibration Protocol）が広く使われるようになり、上記の要件を問題なく満たしています。XCPには、バスシステム経由で変数を読み書きするメカニズムが用意されています。DAQ（Data Acquisition）リストを利用すれば、共通のタイムスタンプを使って、複数の変数を一貫して測定することができます。また、ダイナデバッグの要件ミックDAQリストを使えば、読み出すデータレコードを測定中に再構成することが可能です。これらによって、通信バスで利用可能なエラーの原因を探す際、一般的には多様なソフトウェア変数の帯域幅を最大限に活用する手段を得ることができるのです。に複数のソフトウェアモジュールの変数を調べることも大切です。 XCPでの測定には通常、1つまたは複数のA2Lファイルが使われます。A2LファイルにはECU内の関連する測定オブジェクトの情報これにより、モジュール間での一貫性の状態をモニターすることがが格納されており、オブジェクトにはそれぞれ、メモリーアドレス、できます。主な例として挙げられるのは、AUTOSARのBus State データタイプ、シンボル、変換の規則といった情報が必要です。値がチェックされます。また、トリガーポイントを基準にして、同時 November 2011 1 Technical Article A2Lファイルには、XCPマスター（例：解析ツール）とXCPスレーブ（ECU）間の通信用パラメーターの記述に加え、測定オブジェクトの階層構造の表現も含まれています。XCPはA2Lファイルを介して ECU内部の変数にさまざまな方法でアクセスし、手軽に構成できるため、デバッグで威力を発揮します。 XCPプロトコルは専用のBSWモジュールで実装されています。 RTEの下にあるモジュールのデータフロー（図2）も追跡できるよう、ベクターではベーシックソフトウェアのパラメーターを測定するためのA2Lジェネレーターも提供しています。このA2Lファイルもコンフィギュレーションに基づいて生成されます。測定オブジェクトはA2Lファイル内のディレクトリー構造に階層的に格納されており、検索がしやすくなっています。これはAUTOSAR 3.x規格では定義されていません。モジュールは CAN、FlexRay、Ethernetなど、使用されているバスシステムに適測定データの取得（図1）。XCPドラしたAUTOSARの通信ドライバーとリンクされますイバーは既存のBSW構成チェーンの中にシームレスに統合されているため、XCPやその他のモジュールが手軽に構成できます。テスト技術者が、エラーの原因となったモジュールをすでに特定しており、エラーのパターンに基づいて解析用データを定義できる場合がよくあります。まず、XCPマスターがXCPスレーブとの A2Lファイルの作成接続を確立します。接続が確立された後、最初のデータをECUから読み出すことができます。それらは通常、バージョン番号やバー上記の補足情報を使ってA2Lファイルを作成するのは容易ではジョンの識別子といった情報です。これらの情報に基づいて、テスなく、テスト技術者がこれを行うには一定のプロセスと適切なツート技術者はECUのバージョンレベルに一致するA2Lファイルを選択ルが必要です。AUTOSAR BSWのコンフィギュレーションのオプし、データの測定を開始します。ションが多岐にわたり、A2Lファイルを生成すると都合がよいこと再現が難しいエラーでは、測定の実行中にデータを直ちに分析から、BSWのコンフィギュレーションに加える変更はいずれもA2L することができない場合もあります。こうしたケースでは、XCP機ファイルで指定されます。能が組み込まれたデータロガーやXCPマスターを持つソフトウェアソフトウェアコンポーネント（SWC）間のデータフロー測定に必要ツールを使って、車両の長時間の測定値を保存します。後でデーなA2Lファイルは、ベクターのRTEジェネレーターで生成できますタを解析するときは、CANoeなどのXCPマスターツールを使いま。これによってECU内/ECU間の通信のモニターや、接続さ（図2）す。CANoeは広く使用されているベクターのシミュレーション、解れている送信/受信ポートの測定およびスティミュレーションが可能析、テスト用ツールです。になります。A2Lファイルの生成はDaVinci Developerで作成されたRTEのコンフィギュレーションに基づいて行われます。また、測定に必要な変更がRTEジェネレーターでRTEコードに挿入されます。図1：ベクターのAUTOSAR ベーシックソフトウェアであるMICROSARには、XCP経由でECUの内部データを測定するためのモジュールが含まれています November 2011 2 Technical Article 測定データの解析変数に応用でき、たとえば、代入値と初期値のどちらがロードされたかをシンボルで示すなどの処理が可能になります。使用する通信バスに依存せずにECUをテストするには、XCPマスターがCAN、FlexRay、Ethernetなどの多様なバスシステムに対応していなければなりません。さらに、デバッグでは複数のECUのデータを並行して測定、評価することが必要になる場合があります。そのため、マルチマスターにも対応した解析ツールがあれば、大変便利です。オプションAMD（AUTOSAR Monitoring and Debugging）を使うと、CANoeの機能がXCPマスターで拡張され、複数のスレーブに動的にアドレスできるようになります。ユーザーは測定の実行中にXCPコンフィギュレーションを切り替えることができます。オプションAMDでは、XCP経由で測定した変数についても、ステートト AUTOSAR 4.xプロジェクトでのデバッグ AUTOSAR 4.x規格は、DBG（Debug）および DLT（Diagnostic Log and Trace）の各モジュールを実装することで、ソフトウェアのデバッグオプションの要件を満たします。これら2つのモジュールは、XCPで提供されるものと似たメカニズムを利用しています。 DBGモジュールの主なタスクはECUデータを読み取ることで、それはECU内にバッファーされ、PCに送られて、開発者によって評価されます。PCとの通信は専用の通信プロトコルによって行われます。 XCPでのA2Lファイルの場合と同様に、DBGでのアプローチにおい、グラフィック、データ解析の各Windowが利用でラッカー（図3）ても測定されるデータの記述が生成されます。この生成は測定さきます。同様に、XCP変数には統合されたプログラミング言語であれるすべてのBSWモジュールのモジュールディスクリプションに基るCAPLやテストオートメーションからアクセスできるため、自動解づいて行われます。析が可能です。 DLTモジュールの役目は、実行時に生成されたエラーメッセージと警告をPCに転送することです。これらのメッセージはBSWモジュールのDET（Development Error Trace）、DEM（Development Event Manager）、そしてアプリケーションのソフトウェアコンポーネントから生成されます。DLTも独自にXCP非互換のプロトコルを持っています。ただし、DBGとDLTの両モジュールの機能はXCPと一緒に実装できます。すでにベクターはAUTOSAR 3.xソリューションに、この機能を搭載しています（図1）。 ECUから取得された測定値を、測定中に直接解析する場合もあります。そのためにはXCPマスターが適切なメカニズムを提供しなければなりません。したがってCANoeのステートトラッカー Windowには、たとえば、特定の測定値に到達したらWindowの内容を凍結して手早く解析を行うといった定義可能なトリガー条件が含まれています。CANoeではさらに、CAPLプログラムを介して測定値を複合的に評価することが可能です。開発者が保存済みの測定値を詳しく評価する場合、生値よりもシンボル表現した値の方が扱いは簡単です。そのためには、A2L 測定データへの高性能アクセスファイルから生値へのシンボリック名の割り当てが含まれていなければなりません。これはC言語のEnumsに似ています。CANoeはシこれまで説明してきたメカニズムによって、AUTOSARのバージョンボリック値の表示を処理します。ステートマシンの状態はしばしンを問わず、どのECUにも使える強力なデバッグツールが実現さばEnumsを使ったコードで表現され、このような表示はその状態れます。ベクターのCANoeやCANapeをはじめとした実績あるXCP を観察するのに非常に適しています。この方法は希望する任意のツールを使って、開発者は非常に手軽にECUのプロセスを追跡し、図2：ECUコンフィギュレーションに基づいたA2Lファイルの生成 November 2011 3 Technical Article 図3：ユーザーはCANoeステートトラッカーWindowを使って、XCPで取得されたECU内部データを手軽に可視化できます解析することができます。ECUの実行時間への影響を最小限に抑えつつ、大量のデータを最大5MB/秒のスピードで測定したい場合は、測定/キャリブレーションハードウェアのVX1000の使用が推奨。この場合、ECUへのアクセスにはデバッグ用インされます（図4）ターフェイスのJTAGおよびNEXUSなどを使用します。らかじめ挿入しておくことができます。実行時にわずかな時間的オーバーヘッドはありますが、このXCPコードは問題なく動作します。測定でXCPイベントが必要になると、XCPマスターは測定中にそれらをアクティブ化します。XCPイベントのもう1つの有利な点は、複数のデータを共通のタイムスタンプを使って、イベント駆動で出力できることです。これによって、開発者はソ XCPのための追加装置この数年で、車両開発におけるECUの測定/キャリブレーションにXCP（Universal Measurement and Calibration Protocol）が広く使われるようになりました。XCPは2003年に ASAM（Association for Standardization of Automation and Measuring Systems）によって標準化されたグローバル標準です。CCP（CAN Calibration Protocol）はCANバス限定ですが、XCPではトランスポートレイヤーの交換が可能です。また、 CAN、FlexRay、Ethernet、USBなどのバスに対応し、マスター /スレーブの原理がベースになっています。XCPマスターはCTO （Command Transfer Object）を使ってバスからXCPスレーブにコマンドを送ります。そのXCPスレーブはDTO（Data Transfer Object）を使って応答します。XCPはECUのメモリーの読取りと書込みに使われます。フトウェア内の特定のプロセスを精密に追跡し、変数が他の変数と整合しているかをチェックできます。 XCPイベントを使えば、テスト技術者は通信バスの状態とは関係なく測定を実行することができます。ポーリングの場合は、測定コマンドがマスターから届かなければならず、バス通信は必須です。この要件はXCPイベントにはありません。ただし、XCPスレーブにはXCPマスターとの通信が可能になるまで測定データを格納しておくバッファーが必要です。ECU内のリソースは非常に限られていることから、継続的にバッファー･ストレージを持つことは当然ながら不可能です。ここで考えられるバッファー戦略は2つです。1つは、リニアバッファーです。これはバッファーが満杯になるまで測定値を受け入れます。もう1 つは、リングバッファーです。これは最も古いエントリーが新しい値で置き換えられます。 XCPマスターはXCPスレーブに定期的に測定データを要求 XCPイベントで測定を実行する前に、XCPマスターはスレー（ポーリング）するか、特定のイベントが発生した場合にデータブドライバーを適切に構成しなければなりません。これは一連を送信させます（XCP イベント）。どちらのメカニズムが使われのコマンドで行うことができます。まず、XCPマスターはXCPスるかは数々の要因で決まります。XCPイベントによる測定はポーレーブとの接続を確立し、必要な構成を転送します。ただし、リングによる測定よりも帯域幅の利用効率が向上しますが、ただし、ポーリングであれば、これは不要です。同様に、XCPイ ECUの初期化の直後から測定を開始する場合は、測定の構成を ECUの不揮発性メモリーに格納しておかなければなりません。これがいわゆるレジュームモードで、これを使ってECUの起動ベントは開発時にアプリケーションコードの特定のポイントにあ直後から測定を開始できます。 XCPイベントのトリガーのため、ECUコードの修正が必要です。 November 2011 4 Technical Article 図4：ベクターが提供する測定/キャリブレーションハードウェアのVX1000を使えば、ECU実行時間への影響を最小限に抑えながら大量のデータを取得できます提供元著者： Patrick Markl（Dipl.-Ing.（FH）） Vector Informatik GmbHにて、コンセプト･ディベロップメントチームのチームリーダーとして組込ソフトウェア製品を担当。見出し画像/図1 ∼ 4：Vector Informatik GmbH リンク：ベクター・ジャパン http：//www.vector-japan.co.jp Stefan Albrecht（Dipl.-Ing.（FH）） Vector Informatik GmbHにて、シニア･プロダクト･マネジメント･エンジニアとして CANoe/CANalyzer オプションAMDを担当。 ■ 本件に関するお問い合わせ先ベクター・ジャパン株式会社営業部（東京） TEL：03-5769-6980 FAX：03-5769-6975 （名古屋）TEL：052-238-5020 FAX：052-238-5077 E-Mail：[email protected] November 2011 5