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HMI、多媒体和远程信息处理域应用接口的解释
AUTOSAR CP Release 4.4.0
文档元信息
| 项目 | 内容 |
|---|---|
| 文档标题 | HMI、多媒体和远程信息处理域应用接口的解释 |
| 文档所有者 | AUTOSAR |
| 文档责任方 | AUTOSAR |
| 文档标识号 | 272 |
| 文档状态 | Final（最终版） |
| 所属 AUTOSAR 标准 | Classic Platform |
| 所属标准版本 | 4.4.0 |
文档变更历史
| 日期 | 版本 | 变更人 | 变更描述 |
|---|---|---|---|
| 2018-10-31 | 4.4.0 | AUTOSAR Release Management | 编辑性修改 |
| 2017-12-08 | 4.3.1 | AUTOSAR Release Management | 编辑性修改 |
| 2016-11-30 | 4.3.0 | AUTOSAR Release Management | 编辑性修改 |
| 2014-10-31 | 4.2.1 | AUTOSAR Release Management | 编辑性修改 |
| 2013-03-15 | 4.1.1 | AUTOSAR Administration | 将 "Complex Device Driver" 替换为 "Complex Driver" |
| 2010-02-02 | 3.1.4 | AUTOSAR Administration | 初始发布 |
目录
1 本文档目的
本文档的目的是为多媒体（MM, Multimedia）、远程信息处理（T, Telematics）和人机接口（HMI, Human-Machine-Interface）子域中标准化的端口和接口提供解释说明。
截至本版本，仅针对 HMI 子域的部分简单 UI（User Interface，用户接口）设备（例如按钮、旋钮等）接口进行了标准化。
第 3 章简要介绍了 MM/T/HMI 域的结构和特性。除此之外，针对 MM/T/HMI 的高级需求也在同一章中描述。第 4 章概述了 MM/T/HMI 域的域架构。第 5 章对已标准化的 MM/T/HMI 端口和接口进行解释说明。
2 缩写词和缩略语
| 缩写/缩略语 | 描述 |
|---|---|
| HMI | Human Machine Interface（人机接口） |
| LED | Light Emitting Diode（发光二极管） |
| MM/T/HMI | Multimedia / Telematics / Human Machine Interface（多媒体 / 远程信息处理 / 人机接口） |
| PDC | Park Distance Control（泊车距离控制） |
| SWC | Software Component（软件组件） |
| UI | User Interface（用户接口） |
3 引言
MM/T/HMI 域复杂且相当庞大，不同类型的软件组件之间存在大量交互以实现各种目的。MM/T/HMI 域包括不同应用类型的软件组件，例如多媒体、远程信息处理或 HMI 应用。此外，某些软件组件可由两种或更多应用类型共享。例如，视频显示屏及其关联的软件组件由多媒体和 HMI 应用共享。HMI 域本身也很复杂，并且由不同的汽车 OEM 以不同的方式进行设计和处理。
HMI 的方法和需求是异构的。有些系统非常简单，而有些则非常复杂。一些系统设计希望保持对 HMI 逻辑的完全控制。其他系统设计则需要一种通用方法，以便 HMI 核心软件的大部分内容可在不同系统（即不同的车型）之间轻松复用。后一种方法需要功能强大的 HMI 核心软件，该软件不需要了解 HMI 设计流程，而是由其他组件指示其执行 HMI 设计流程。当然，这两种方法都是有效的，并且应被建议的架构所涵盖。每种方法都需要不同类型的 HMI 应用接口。域的复杂性以及对该域架构的不同观点和需求要求采用明确定义的、分层的且灵活的架构方法。该架构的目标是提供对大多数需要的功能的访问，并允许 HMI 的不同架构设计，而不强制采用特定设计。
该架构旨在实现：
- 将"功能核心"世界与 HMI 世界分离
- 将 HMI 逻辑与 HMI 表示分离
- 集中管理 HMI 资源（例如音频和显示）
- 抽象化物理设备（例如键盘）
4 基础架构
本节描述了一个简单系统的架构以及用于区分不同类型应用组件（SWC）的术语。
架构的基本原则是将 HMI 部分与非 HMI 部分分离，并将 OEM 特定部分与非 OEM 特定部分分离。
典型架构包括以下类型的 SWC，如下页概览图所示。
图 4-1：三种 SWC 类型及其依赖关系
三种类型的 SWC 具有以下职责：
-
Application Service SWC（应用服务 SWC）
实现主要功能，例如 PDC（Park Distance Control，泊车距离控制）、CD/Media Player 或后视镜调节。此功能独立于 HMI（外观与体验）。
-
UI-Device SWC（用户接口设备 SWC）
表示所有用户接口（UI）设备（输入和输出设备）。UI-Device 的定义应不了解其所连接的功能。例如，开启/关闭 PDC 功能的按钮 SWC 应仅提供按下/未按下的信息，而不是 PDC 开/关的信息（以便按钮可复用）。输入设备的示例包括按钮、操纵杆、麦克风、触摸屏。输出设备的示例包括屏幕、LED、蜂鸣器、振动设备。
-
Application Controller（应用控制器）
应用控制器将应用服务映射到 UI-Device。它负责行为（HMI 逻辑）以及与 UI-Device 的连接（HMI）。该组件在大多数情况下将是高度 OEM 特定的。
此架构支持应用服务在不同 HMI 场景中的复用（例如带有或不带有显示屏、语音识别等的 HMI）。通过这种方式，应用服务独立于 HMI。
在应用控制器中对 HMI 和 OEM 特定方面的封装允许复用应用服务和 UI 设备 —— 只需更改应用控制器即可获得所需的行为。
数据流
以下概览图显示了 Application Service / Application Controller / UI-Device 系统的数据流。请注意，Application Service 与 UI-Device 之间不应存在直接的数据流，因为基本原则是 UI-Device 应该是通用的，并且不应了解任何关于 Application Service 的信息。
图 4-2：三种 SWC 类型之间的数据流
4.1.1 Application Service SWC
应用服务是实现 HMI 相关应用功能的 SWC。HMI 相关应用有很多示例：
- 泊车距离控制应用
- AM/FM 调谐器应用
- 导航应用
- 气候控制应用
应用服务不必特定于 MM/T/HMI 域，但也可以源自与用户交互的任何其他域，例如驾驶动力学功能。其中一些应用的端口和接口在 AUTOSAR 内进行了标准化，其他的可能在其他标准化组织（例如 MOST 合作组织）中标准化。
本文档定义的 HMI 基础架构必须能够应对此需求。因此，引入了 Application Controller SWC 类型。
4.1.2 Application Controller SWC
Application Controller 可以视为 Application Service 的 HMI 特定封装。由 Application Controller 实现的应用的 HMI 特定部分包括以下方面：
- 决定由 Application Service 提供的哪些数据应以何种方式（音频、视频等）呈现给用户
- 解释用户输入并控制 Application Service 的功能
- 决定 Application Service 在何时希望处于活动状态（"请求焦点"）
每个 OEM 将定义其特定的 HMI 行为（特别是针对每种车型）。因此，Application Controller 对于每个 HMI 系统都不同。
4.1.3 UI Devices SWCs
UI Device SWC 提供来自用户和到用户的输入输出。这些组件是输入和输出硬件设备的访问点。例如按钮、操纵杆、麦克风、屏幕、LED、蜂鸣器或其他设备。
请注意，存在一些特定于域的 UI 设备不由本文档处理，例如加速踏板。这些特定于域的 UI 设备与特定应用服务强耦合，几乎不可复用。
输入 UI Device SWC 通过 I/O Abstraction Layer 或 Complex Driver 从输入硬件检索输入信号。然后它们转换接收到的输入信号，并通过标准化应用接口将其提供给其他（可能是远程的）SWC。
输出 UI Device SWC 用于通过输出硬件设备向用户提供输出。UI Device SWC 转换从其他 SWC 接收的输出数据，并通过 I/O Abstraction Layer 将其传递到输出硬件设备。
4.1.4 示例：AUTOSAR PDC 应用
本节基于泊车距离控制（PDC, Park Distance Control）应用示例解释 UI 设备接口的使用。这只是一个示例，与"车身与舒适性域应用接口的解释"文档 [1] 中实际标准化的 AUTOSAR PDC 端口和接口无关。
基于前几节介绍的 MM/T/HMI 架构，示例 PDC 功能通过以下 SWC 实现：
- PDC application service SWC
- PDC application controller SWC
- PDC Button SWC
- PDC LED SWC
PDC application service 提供 PDC 的基本功能（处理传感器、计算到障碍物的距离等）。PDC Controller 的主要目的是实现应用特定的 PDC application service SWC 与 PDC 应用服务无关的 UI 设备之间的通信。
PDC application controller 使用两个接口与 PDC application service 通信：
- PDC Service Interface
- PDC Status Interface
这些接口由 PDC 域专家提供，必须独立于提供给用户的用户接口。
为了保持示例简单，本示例中省略了对用户的距离反馈。示例 PDC application controller 仅使用两个通道与用户接口通信。
- 一个用于开启或关闭 PDC 功能的简单硬按钮（PDC Button SWC）
- 一个 LED，用于向驾驶员反馈 PDC 功能是开启还是关闭（PDC LED SWC）
图 4-3 描绘了使用所引入 SWC 的 PDC 功能的规范。Simple Button Interface 实现了 PDC 硬按钮的通信通道。数据字段 "pressed" 使用一位编码表示按钮是否被按下/释放。Toggle State Interface 实现了 LED 反馈通信通道。数据字段 "active" 使用一位编码表示 LED 是激活/未激活。两个 UI 设备都独立于 PDC 功能。
两个接口都使用 AUTOSAR sender/receiver 通信范例。
图 4-3：使用 UI 设备接口的示例 PDC 应用
Simple Button Interface 和 Toggle State Interface 可以轻松连接到其他 application controller，而无需更改 UI 设备接口。
5 软件组合与组件的描述
本章介绍 AUTOSAR 内已标准化的基础架构的组成部分。
图 5-1 描绘了 AUTOSAR 定义的 HMI 基础架构的哪些部分。一些应用服务的接口和端口在 AUTOSAR 内已标准化。Application Controller 是 OEM 特定的，因此不在 AUTOSAR 内标准化。一些 UI Device 接口将在 AUTOSAR 内标准化。
图 5-1：所提出的 HMI 架构和标准化组件的概览
图 5-2 显示了一个真实世界系统的示例，该系统使用标准化的 AUTOSAR Application Service 接口和端口以及标准化的 UI Device 接口。
图 5-2：在真实世界系统中使用的标准化 AUTOSAR 端口和接口
应用行为向用户的呈现（HMI 行为）始终是供应商特定的，甚至特定于车型变体（硬按钮 vs. 触摸屏）。从 Application Services 到 UI Devices 的映射的标准化不在 AUTOSAR 的范围内。因此，没有 Application Controller 端口被标准化，因为它们定义了系统的 UI Device 映射。
在 AUTOSAR Application Interface 模型中使用了两个"虚拟辅助组合"（virtual helper compositions），它们充当真实世界系统的 Application Controller 和 UI Device SWC 的占位符。虚拟 ButtonPanel SWC 是 UI Device SWC 的占位符，InterDomainController 取代 Application Controller（见图 5-3）。
图 5-3：包含 InterDomainController 和 ButtonPanel 的架构
5.1 Button Panel 组件
ButtonPanel 是一个"虚拟辅助 SWC"，充当真实世界系统将包含的所有系统特定 UI Device SWC 的占位符（见图 5-3）。ButtonPanel 聚合了一组标准化的端口和接口，用于简单的 UI 设备，例如硬按钮、开关、LED 等。
UI-Device 接口的标准化基于以下原则：
- UI-Device 接口绝不应特定于某些功能。
- UI-Device 接口应在最基本的可能级别上进行标准化。如果需要更高级的功能（例如在 N 毫秒后的长按信号），则该功能必须在 UI-Device 之上分层。
请注意：Button Panel 组件不打算按原样用于真实系统。它只是一个虚拟示例 SWC，用于对标准化输入和输出接口进行分组。
5.1.1 简单按钮接口
| 项目 | 描述 |
|---|---|
| Description | 用于发送简单的用户请求。该请求由支持两个不同值"按下"和"未按下"的按钮提供（例如开启/关闭泊车距离控制功能）。 |
| Comments | • 长按处理不是简单按钮的一部分。 • 输出值反映按钮的物理位置。 |
5.1.2 切换状态接口
| 项目 | 描述 |
|---|---|
| Description | 接受简单的值信息（已激活/已停用）。典型的实现是 LED，指示相应功能处于激活还是未激活状态（例如泊车距离控制功能状态已开启/关闭）。 |
| Comments | • 不支持其他状态（例如闪烁状态）。 |
5.1.3 多状态按钮接口
| 项目 | 描述 |
|---|---|
| Description | 当按钮/开关/旋钮等具有两个以上物理位置时，用于向相应 SWC 发送具有多个值信息的用户请求。状态信息的范围可能从小到大不等。状态值始终是离散值。 |
| Comments | • 多状态按钮也可用于滑块/仪表 UI 设备，特别是当这些 UI 设备具有固定物理状态时（状态在软件中处理）。 • 当前状态值应表示按钮/滑块/仪表等的物理位置。 • "0"（零）状态值应表示"关闭"状态。 |
5.1.4 多状态输出接口
| 项目 | 描述 |
|---|---|
| Description | 接受具有多个可能状态的 UI 硬件设备的状态值信息。对于多状态按钮，使用具有不同范围的状态值信息（参见多状态按钮描述）。（例如座椅加热调节的值范围为 0-3 作为状态信息）。 |
| Comments | • "0"（零）状态值应表示"关闭"状态。 |
5.1.5 无限位旋钮接口
| 项目 | 描述 |
|---|---|
| Description | 用于为没有明显用户可识别物理位置的输入设备发送状态输出（例如没有起始/停止位置的旋钮/轮）。运动（例如顺时针 1 步）会影响功能（例如增加音量），而不是设备的物理位置。 |
| Comments | • 传输的值是自上次传输值以来的步数/移动次数。 • 请注意，所选的值深度（例如 5 位表示 +/- 15 步）与物理位置的数量无关。它限制的是用户旋转旋钮时可以应用的步数。 • 所选的值深度与更新间隔相关。较大的更新间隔使用户能够进一步旋转旋钮，从而执行更多步数。 |
5.2 InterDomainController 组合
InterDomainController 是一个"虚拟辅助组合"（virtual helper composition）（见第 5 章）。它不打算在真实世界 AUTOSAR 系统中使用。它只是一个占位符，承担真实世界系统将包含的各种专有且高度系统特定的 Application Controller 的角色（见图 5-2）。
InterDomainController 组合负责处理标准化的 AUTOSAR 应用服务端口与 ButtonPanel 端口之间的所有通信（见 5.1）。
对于标准化 AUTOSAR 应用服务所需的所有用户输入，它提供一个提供所需用户输入的端口。对于标准化 AUTOSAR 应用服务端口提供的用户反馈，它提供相应的 RequiredPorts。
真实世界的 application controller 会将应用服务的用户输入和输出映射到 UI-Device。如第 5 章所述，AUTOSAR 不在此范围内标准化此类映射。因此，InterDomainController 不会为每个所需/提供的用户输入/输出都附加相应的 UI-Device。它针对每个标准化 UI-Device 接口只有一个端口，以指示它在整体架构中扮演的角色。
6 术语表
在本文档范围内，多个广泛使用的术语需要具有唯一且共享的定义。
| 术语 | 定义 |
|---|---|
| Application（应用） | 一种为需要信息处理以解决问题的最终用户解决问题的解决方案而指定的软件（或程序）。应用具有功能部分（Application Service）和 HMI / 行为部分（Application Controller）。 |
| Domain（域） | 参照一定语义同质性组合在一起的一组车辆功能。在 AUTOSAR 中，有 5 个功能域：车身与舒适性、动力总成、底盘、P&P 安全、HMI/远程信息处理/多媒体。一个域可以分为子域。 |
| Architecture（架构） | 体现在其组件、彼此之间的静态和动态关系以及与环境的关系中的系统的基础组织，以及指导其设计和演进的原则。 |
| HMI logic（HMI 逻辑） | 允许和期望的用户交互序列。 |
| Global HMI Logic（全局 HMI 逻辑） | 系统中各种应用之间允许和期望的用户交互序列。 |
| Specific HMI Logic（特定 HMI 逻辑） | 给定应用内允许和期望的用户交互序列。 |
| Modality（模态） | 到用户的输出通道类型，例如音频或视频输出。 |
7 参考文献
[1] Explanation of Application Interfaces of the Body and Comfort Domain AUTOSAR_EXP_AIBodyAndComfort.pdf
翻译说明
- 本文档为 AUTOSAR 经典平台 4.4.0 版本的 HMI、多媒体和远程信息处理域应用接口的解释文档。
- 文档主要介绍 MM/T/HMI 域的架构设计、应用服务组件、UI 设备接口等。
- 所有 API 标识符、模块缩写（如 SWC、HMI、PDC、MM/T 等）保留英文。
- 保留 ⌈AUTOSAR confidential⌋ 方框符。
- 保留工具名（如 Simulink、TargetLink、ASCET-SD）。
- 表格中的接口名称（如 Simple Button Interface、Toggle State Interface 等）保留英文。
- 翻译策略：完整翻译（仅 18 页）。