【Autosar】RTE（Runtime Environment）层详解
在阅读之前请先了解AutoSar的基本层级
运行时环境 RTE
AUTOSAR 的 RTE（Runtime Environment） 是整个架构的“胶水层”和“调度中枢”，它把 Application 层（SW-C）和 Basic Software（BSW）层完全解耦，同时提供运行时的通信、调度、资源管理等服务。
作为应用层软件组件和基础软件之间的中间件，也是一个虚拟的功能总线，负责组件间通信、数据路由、服务调用等功能，为应用层提供统一的运行环境，使软件组件能够在不同硬件平台上运行，提高了软件的可移植性。类似餐厅的服务员，在厨师（BSW）和顾客（Application）之间的交互。
RTE是一个静态概念，他需要在运行之前将SWC（Software Component，软件组件，Application层中的基本组件，下面统称SWC）和一个Task关联起来。RTE其实是通过Autosar生成的，它会根据配置自动生成，RTE 对每个 ECU 来说都是不同的，并且根据 SWC 的要求进行定制，也就是每个ECU有不同的SWC，这会生成各自的RTE。
| 功能类别 | 具体职责 | 举例 |
|---|---|---|
| 通信中介 | 把 SW-C 的端口（PPort/RPort）自动映射到 BSW 服务（COM、DEM、NM…）或直接映射到另一个 SW-C | 把车速信号从 Sensor SW-C 路由到 Engine SW-C |
| 调度执行 | 根据 OS Alarm/Events 周期或事件触发 Runnable；管理 Runnable 的优先级、嵌套、抢占 | 10 ms 触发一次 Runnable_CalcTorque |
| 数据一致性 | 提供 Direct / Buffered / Queued 三种传输模式，保证并发读写的一致性 | 防止 ABS 和 ESP 同时写“制动压力”变量 |
| 资源仲裁 | 管理Application对共享资源（如 ADC、EEPROM）的互斥访问，避免冲突 | 两个 SW-C 不能同时调用 NvM_WriteBlock |
| 模式管理 | 处理 ECU 状态机（RUN/SLEEP/SHUTDOWN）、通信状态机（FULLCOM/SILENTCOM） | 网络唤醒后把 CAN 切换到 FULLCOM |
| 诊断服务 | 把 DCM 的 UDS 服务请求路由到 DEM、SW-C 或 NVM | 收到 0x22 服务后读取故障码 |
| 标定 & 测量 | 通过 XCP 把 SW-C 变量暴露给测量工具（如 INCA） | 实时观测空燃比 PID 参数 |
一、RTE作为runnable SWC的运行时环境
使用RTE触发Runnable的SWC有很多种方法，包括如下几种：
SWC是Application层里面的Software Component的缩写，是Application层里的组件单元
二、RTE作为通信接口
可以用作一个Virtual Function Bus赖沟通SWC和BSW
Send/Receiver模式
其中包含了直接传输方式、Buffer缓冲区模式和Queue队列模式
- Direct（直接访问）
- 原理：RTE提供一个全局变量（数据地址），发送方和接收方直接读写该地址，无数据副本。
- 特点：
- 零运行时开销，效率高（“Last is best”原则）。
- 适用于实时性要求高的数据传输。
- 在1:n的场景下会导致数据覆盖问题，新的writer将原有的未读取的数据直接覆盖
- 接口示例：
Std_ReturnType Rte_Write_<Port>_<Data>(<DataType> data); Std_ReturnType Rte_Read_<Port>_<Data>(<DataType>* data);
- Buffered（缓存访问）
在AUTOSAR中，多个Runnable可能同时读写同一个数据元素（如通过RTE的全局变量），导致脏读，写冲突，原子性破坏等风险，AUTOSAR通过**“Copy-In + Copy-Out”**的缓冲模型解决上述问题，这就是Buffered访问，分为以下几步：
- RTE在Runnable启动前，将全局数据复制到Runnable的私有副本（Buffer）。复制是原子操作（通过禁用中断或任务锁保护）。
- Runnable内部操作私有副本，与全局数据完全隔离 ，不会出现多个Runnable同时操作导致的脏读，写冲突，原子性破坏等风险
- Copy-Out（退出Runnable时）Runnable结束前，RTE将私有副本写回全局变量，同样通过原子操作
- 特点：
- 保证Runnable执行期间数据一致性。
- 适用于数据一致性要求高的场景（如多个Runnable并发访问同一数据）。
- 代价是增加了两次内存复制（Copy-In/Out）和写回延迟，适用于对一致性敏感但实时性要求适中的场景（如状态机同步、标定参数）。
- 接口示例：
<DataType> Rte_IRead_<Runnable>_<Port>_<Data>(void); void Rte_IWrite_<Runnable>_<Port>_<Data>(<DataType> data);
- Queued（队列机制）
- 原理：RTE维护一个FIFO队列，发送方将数据写入队列，接收方按顺序读取，不会丢失数据。
- 特点：
- 支持周期性不一致的场景（如发送周期1ms，接收周期5ms）。
- 支持阻塞/非阻塞读取（可配置超时）。
- 接口示例：
Std_ReturnType Rte_Send_<Port>_<Data>(<DataType> data); Std_ReturnType Rte_Receive_<Port>_<Data>(<DataType>* data);
| 模式 | 实时性 | 数据一致性 | 是否丢数据 | 典型应用场景 |
|---|---|---|---|---|
| Direct | 高 | 低 | 是 | 高频传感器数据、控制信号 |
| Buffered | 中 | 高 | 是 | 多个Runnable共享数据 |
| Queued | 低 | 中 | 否 | 事件记录、诊断数据、日志传输 |
Client/Server模式
一种N:1的通信模式，Client会请求Server执行某个动作或函数，类似于我们常见的CS模式。支持同步/异步模式。
