汽車軟件正在迅速發(fā)展，其復雜性、安全性要求以及對高效開發(fā)流程的需求與日俱增。在這一背景下，虛擬ECU（vECU）成為加速開發(fā)和驗證的關鍵工具，而將Rust語言集成進AUTOSAR Classic環(huán)境則為行業(yè)帶來了寶貴的新可能。雖然在全新項目中使用Rust看似簡單，但將其整合到現(xiàn)有基于C語言的AUTOSAR Classic軟件棧中，將更具現(xiàn)實意義和實用價值。這是因為現(xiàn)有的、經(jīng)過系列驗證的汽車軟件堆棧通常以C代碼實現(xiàn)，而將這些堆棧移植到Rust需要承擔高昂的完全重寫成本。此外，由于對供應鏈的依賴性，這項工作十分復雜，而且并非所有場景都需進行此類遷移，因此其商業(yè)可行性仍有待考量。Rust與C語言的互操作性為這一難題提供了巧妙的解決方案，可以在保留AUTOSAR Classic堆棧的主要部分（如RTE、BSW和MCAL）的同時，用Rust實現(xiàn)新的AUTOSAR軟件組件（SWC），或者將現(xiàn)有的AUTOSAR SWC逐步從C語言遷移到Rust代碼。

這種混合方法使開發(fā)者能夠在AUTOSAR Classic項目中發(fā)揮Rust的價值，同時保持現(xiàn)有的開發(fā)工作流程。在vECU開發(fā)中，與新思科技Silver等市場領先的工具相結(jié)合時，這種靈活性顯得尤為重要。通過支持在AUTOSAR Classic項目中使用Rust SWC，Silver為在混合編程語言環(huán)境中進行更安全、更快速的汽車軟件開發(fā)開辟了可能。

Rust在汽車領域的應用：挑戰(zhàn)與現(xiàn)狀

多年來，AUTOSAR Classic環(huán)境下的軟件開發(fā)完全依賴于C語言。雖然C語言的性能優(yōu)越，但Rust在性能相當?shù)那闆r下，通過內(nèi)置支持來避免某些類型的內(nèi)存相關漏洞（如越界讀/寫），從而降低了任務關鍵型應用程序的風險。從本質(zhì)上講，C語言中與內(nèi)存相關的漏洞往往難以察覺，在某些情況下甚至可能永遠無法被發(fā)現(xiàn)。對于需要遵守ISO 26262和ISO 21448等標準的安全關鍵型系統(tǒng)來說，這無疑是一個嚴峻的挑戰(zhàn)。值得一提的是，內(nèi)存相關漏洞通常占安全漏洞的很大一部分，這也進一步凸顯了問題的嚴重性[1, 2, 3, 4]。

Rust在汽車行業(yè)的優(yōu)勢已得到廣泛認可，因此AUTOSAR聯(lián)盟于2022年在其安全工作組中啟動了對Rust在AUTOSAR Adaptive中應用的研究[5]。2023年11月，AUTOSAR聯(lián)盟在R23-11版本中發(fā)布了如何用Rust編寫AUTOSAR Adaptive應用程序的初步提案[6]，這突顯了Rust在基于POSIX的軟件棧中的相關性 。Rust優(yōu)勢顯而易見。例如，得益于內(nèi)置的所有權系統(tǒng)和借用規(guī)則，Rust可以避免多線程AUTOSAR Adaptive應用程序中的并發(fā)錯誤。鑒于Rust已在AUTOSAR Adaptive中展現(xiàn)出的顯著優(yōu)勢，將其用于實現(xiàn)AUTOSAR Classic SWC也是順理成章的事。

虛擬ECU和Rust：強大的組合

虛擬ECU的重要性

虛擬ECU(vECU)徹底改變了汽車行業(yè)的軟件開發(fā)和測試。通過在虛擬環(huán)境中模擬物理ECU的行為，可以在無需依賴物理硬件的前提下，更快地開發(fā)和驗證軟件。這樣，即使沒有硬件，也可以提前啟動軟件開發(fā)和測試。此外，以SDV為核心的流程（如CI/CD）可以在整個開發(fā)周期中充分利用虛擬ECU，從而更快地獲得代碼更改后的預期結(jié)果。如同Silver這樣的市場領先的軟件，構(gòu)建了虛擬ECU，使其基于AUTOSAR Classic平臺的軟件開發(fā)與驗證得以加速。

Rust在Level 1層級vECU中的作用

2024年，新思科技發(fā)布了一份全面的白皮書[7]，介紹了AUTOSAR Classic和基于POSIX的軟件棧的vECU級別分類。新思科技Silver可以生成Level 1-Level 3 vECU，而本文主要聚焦于AUTOSAR Classic Level 1 vECU。新思科技Silver Level 1 vECU提供了一個虛擬化的AUTOSAR Classic RTE，可以在典型主機或云端的軟件在環(huán)（SiL）仿真中運行AUTOSAR Classic SWC，因此目標機不需要AUTOSAR Classic軟件?；蛭锢碛布闹С帧TE由Silver根據(jù)AUTOSAR XML文件生成，這一過程與真實ECU的AUTOSAR Classic工作流程完全一致。用Rust實現(xiàn)AUTOSAR Classic SWC時，RTE生成過程確保了Rust SWC能夠訪問RTE的C語言接口。因此，根據(jù)所提供的規(guī)范，通過新思科技Silver調(diào)度和執(zhí)行可運行實體，可以實現(xiàn)RTE與仿真中其他SWC的通信。下圖為將Rust SWC集成到Level 1級vECU的高層架構(gòu)，展示了如何通過新思科技Silver生成的RTE與基于C語言的SWC進行通信。

新思科技繼續(xù)引領技術發(fā)展，推動在SiL仿真中驗證Rust SWC

Rust在汽車行業(yè)越來越受歡迎。最近，多家主流汽車量產(chǎn)軟件供應商已經(jīng)宣布，支持將基于Rust的SWC集成到現(xiàn)有基于C語言的AUTOSAR Classic軟件棧中，具體示例請見參考資料[8]。

新思科技作為汽車測試和仿真領域的市場領導者，正與首批標桿客戶合作，通過SiL仿真驗證基于Rust的軟件。本文概述了新思科技Silver如何通過生成虛擬RTE的Level 1 vECU，對基于Rust的AUTOSAR Classic SWC進行了驗證。展望未來，相關用例還將持續(xù)涌現(xiàn)，共同為Rust在汽車行業(yè)的廣泛應用鋪平道路。