AUTOSAR classic & adaptive

Automotive Open System Architecture 

AUTOSAR는 한마디로 자동차 ECU(Electronic Control Unit)를 위한 개방형 소프트웨어 표준 아키텍처다. 공통적인 기능의 ECU를 위한 SW아키텍처 및 SW 인터페이스에 대한 표준을 정한 것을 말한다.

AUTOSAR란 

• 목적
  • 응용 프로그램 재사용 및 SW 시장 활성화
  • 품질, 확장성, 신뢰성 개선
  • SW비용 최적화
  • SW수정, 업그레이드 업데이트 유연화

 

• 과거의 방식 (Bare-Metal): 예전에는 하드웨어에 직접 프로그래밍을 했다. 이 경우 하드웨어가 바뀌면 소프트웨어도 통째로 수정해야 하는 비효율이 발생했다.
• 전통적 방식 (Conventional): 하드웨어 종속적인 Basic SW와 응용 SW를 분리하긴 했으나, 제조사(OEM)마다 플랫폼이 제각각이었다. 표준 아키텍처가 없다 보니 부품 공급업체(Tier 1)가 업체 간 소프트웨어를 재사용하거나 교체하는 것이 매우 어려웠다.

이러한 문제를 해결하기 위해 주요 OEM과 부품사, 반도체 제조사들이 모여 AUTOSAR 협회를 결성했고, 소프트웨어 재사용성을 높이고 비용을 최적화하는 표준을 만들었다.

 

AUTOSAR classic 계층

• application layer
• runtime environment(RTE)
• Basic Software(BSW)
• Microcontroller

① Basic Software (BSW)

System Services	memory services	communication services	complex drivers
Onboard Device Abstraction	memory hardware abstraction	communication hardware abstraction
microcontroller drivers	memory drivers	communication drivers

• Microcontroller Abstraction Layer (MCAL): BSW의 최하단으로, 특정 마이크로컨트롤러(MCU)에 직접 접근하는 드라이버를 포함한다. 이를 통해 상위 레이어가 하드웨어 종류에 상관없이 구성될 수 있게 돕는다.
• ECU Abstraction Layer: MCU 외부의 주변 장치들에 접근할 수 있게 하며, 상위 레이어가 ECU 하드웨어 사양과 무관하게 동작하도록 만든다.
• Services Layer: BSW의 최상위 레이어로 OS, 네트워크 관리, 메모리 관리 등을 수행한다. MCU나 ECU 하드웨어에 관계없이 공통된 서비스를 제공한다.
• Complex Drivers: AUTOSAR 표준에서 정의되지 않았거나, 매우 빠른 타이밍 제어가 필요한 특수 기능(복잡한 센서/액추에이터 제어)을 구현할 때 사용한다. 하드웨어에서 RTE까지 직접 연결되기도 한다.

② Runtime Environment (RTE)

AUTOSAR의 핵심인 미들웨어 레이어다.

• 응용 소프트웨어(ASW) 간의 통신이나 ASW와 BSW 간의 정보 교환을 중재한다.
• RTE 덕분에 응용 소프트웨어는 특정 ECU 하드웨어에 얽매이지 않고 독립적인 컴포넌트(Component) 형태로 존재할 수 있다.

③ Application Layer

실제 자동차의 기능을 수행하는 소프트웨어 컴포넌트들이 모여 있는 곳이다.

• SW Component: 기능을 나누는 최소 단위이며, 잘 정의된 포트(Port)를 통해 서로 통신한다.
• AUTOSAR는 이 컴포넌트들 사이의 인터페이스를 표준화하여 개발 효율을 극대화한다.

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앞서 배웠던 Classic 플랫폼이 안정적인 제어에 집중했다면, 오늘 설명할 AUTOSAR Adaptive는 자율주행과 커넥티비티 같은 미래차의 고성능 요구 조건을 해결하기 위해 등장했다. 두 플랫폼은 서로 대체하는 관계가 아니라, 각자의 장점을 살려 상호 보완하는 파트너라고 이해하면 된다.

 

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1. 왜 Adaptive 플랫폼이 필요한가?

기존의 AUTOSAR Classic은 엔진이나 제동 장치처럼 정해진 기능을 아주 낮은 비용의 MCU에서 안정적으로 돌리는 데 최적화되어 있다. 하지만 미래의 자동차는 다르다.

 

• 복잡한 연산: 환경 인식이나 행동 계획 같은 고성능 컴퓨팅이 필요해졌다.
• 외부 연결: 차량을 외부 인프라나 클라우드(백엔드)와 연결해야 한다.
• 동적 업데이트: 스마트폰처럼 차량이 운행되는 동안에도 기능을 추가하거나 SW를 업데이트(OTA)할 수 있어야 한다.

Classic 플랫폼은 모든 통신과 기능이 설계 단계에서 고정적으로 정의되기 때문에, 이러한 변화무쌍한 요구사항을 충족하기 어렵다.

 

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2. AUTOSAR Adaptive의 주요 특징

Adaptive 플랫폼은 중앙 컴퓨팅 클러스터를 형성하여 고성능 연산을 처리하고, 하드웨어 제어는 기존 Classic ECU와 협력하여 수행한다.

 

• Service-Based Communication: Classic이 미리 정의된 신호(Signal) 기반 통신을 한다면, Adaptive는 필요한 서비스를 그때그때 호출하는 서비스 기반 통신(Some/IP 등)을 사용한다.
• 유연한 SW 구성: 어플리케이션이 개별적인 프로세스 단위로 실행되므로, 전체 코드를 바꿀 필요 없이 특정 앱만 수정하거나 삭제하는 것이 가능하다.
• 표준 기반: C++ 언어를 사용하며, POSIX 표준 운영체제(OS)를 기반으로 동작한다.

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3. Classic vs Adaptive 한눈에 비교

이 부분이 가장 중요하다. 두 아키텍처의 차이점을 표로 정리했다.

구분	AUTOSAR Classic	AUTOSAR Adaptive
주요 용도	엔진, 에어백 등 특정 단일 기능 제어	ADAS, 인포테인먼트, 센서 퓨전 등 고성능 연산
통신 방식	Signal-based (CAN, LIN 등)	Service-based (Ethernet 기반)
실시간성	Hard Real Time (usec 단위)	Soft Real Time (msec 단위)
구현 언어	C 언어	C++ 언어
OS 기반	OS를 사용하지 않을 수도 있음	POSIX OS 기반 (Linux, QNX 등)
유연성	고정적, 정적 구성	유연함, 동적 구성 가능 (OTA 지원)

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4. 미래의 차량 아키텍처

도메인 중심(Domain-Centralized)의 차세대 아키텍처에서는 AUTOSAR Adaptive가 중앙에서 두뇌 역할을 하고, 각 말단 장치에서 AUTOSAR Classic이 실제 하드웨어를 제어하는 구조로 발전하고 있다.