AUTOSAR SWC(Software Component) 설계 실무 예제

SWC의 역할과 AUTOSAR 설계의 출발점

AUTOSAR(Automotive Open System Architecture)는 차량 전자제어시스템의 소프트웨어 구조를 표준화하고, 개발 효율성과 재사용성을 높이기 위해 등장한 국제 표준이다. 이 구조 안에서 가장 중심적인 개념이 바로 SWC(Software Component)다. SWC는 차량 기능을 수행하는 최소 단위의 논리적 구성 요소로, Application Layer 상에서 정의되며, 각 기능을 독립적으로 설계하고 실행할 수 있도록 만든다.

SWC는 실제로 운전자가 체감하는 기능을 제어하는 핵심 로직을 담고 있으며, 입출력 포트를 통해 다른 컴포넌트 또는 BSW(Basic Software)와 통신한다. 예를 들어, ‘차량 속도 표시 기능’을 위한 SWC는 센서로부터 속도를 받아 디스플레이 ECU로 전달하는 역할을 하며, 각 단계는 포트, 인터페이스, Runnable을 통해 구성된다.

많은 개발자가 AUTOSAR를 접할 때 개념은 이해하지만, 실제 설계 시 어떤 기준으로 나누고, 어떻게 연결하며, 어떤 규칙을 따라야 하는지에서 어려움을 겪는다. 이 글에서는 초보자도 이해할 수 있도록 실무에서 자주 사용하는 ‘SWC 설계 예제’를 중심으로, 설계 흐름과 핵심 주의사항을 단계적으로 설명한다.

 

예제 소개: 차량 헤드램프 자동 제어 SWC 설계

실무에서 자주 등장하는 기능 중 하나는 헤드램프 자동 제어(Automatic Headlamp Control)이다. 이 기능은 주변 밝기를 감지해 전조등을 자동으로 켜고 끄는 시스템이다. 이 기능을 AUTOSAR 구조 내에서 설계한다고 가정하고, SWC의 구성요소를 아래와 같이 나눠보자.

기능 요구사항 분석

• 입력: 조도 센서(Light Sensor)의 밝기 값
• 조건: 밝기가 특정 임계값보다 낮을 경우 전조등 점등
• 출력: 전조등 제어 신호(ON/OFF)

설계에 포함될 구성 요소

• Receiver Port: 조도 센서 데이터 수신 (S-R 방식)
• Sender Port: 전조등 제어 신호 송신 (S-R 방식)
• Runnable: 주기적으로 실행되어 밝기 값을 확인하고 판단하는 함수
• Timing Event: 예: 100ms 주기로 Runnable 실행

ARXML 상 구조 요약

<APPLICATION-SOFTWARE-COMPONENT-TYPE>
  <SHORT-NAME>AutoHeadlampSWC</SHORT-NAME>
  <PORTS>
    <R-PORT-PROTOTYPE>
      <SHORT-NAME>LightSensorPort</SHORT-NAME>
      <REQUIRED-INTERFACE-TREF DEST="SENDER-RECEIVER-INTERFACE">
        /Interfaces/LightSensorIF
      </REQUIRED-INTERFACE-TREF>
    </R-PORT-PROTOTYPE>
    <P-PORT-PROTOTYPE>
      <SHORT-NAME>HeadlampControlPort</SHORT-NAME>
      <PROVIDED-INTERFACE-TREF DEST="SENDER-RECEIVER-INTERFACE">
        /Interfaces/HeadlampControlIF
      </PROVIDED-INTERFACE-TREF>
    </P-PORT-PROTOTYPE>
  </PORTS>
  <INTERNAL-BEHAVIORS>
    <RUNNABLES>
      <RUNNABLE-ENTITY>
        <SHORT-NAME>AutoHeadlampRunnable</SHORT-NAME>
      </RUNNABLE-ENTITY>
    </RUNNABLES>
  </INTERNAL-BEHAVIORS>
</APPLICATION-SOFTWARE-COMPONENT-TYPE>

 

실제 설계에서는 이 구조를 도구(Vector DaVinci Developer, EB tresos 등)를 통해 시각적으로 설계하고, ARXML로 내보내어 구성 정보를 자동화한다.

 

C 코드 구현과 RTE 인터페이스 연동 예시

SWC의 구조를 설계한 후, 개발자는 RTE를 통해 생성된 API를 활용하여 C 코드로 로직을 구현하게 된다. 앞서 구성한 헤드램프 제어 SWC의 Runnable 코드는 다음과 같이 작성할 수 있다.

예제 C 코드: AutoHeadlampRunnable

#include "Rte_AutoHeadlampSWC.h"

void AutoHeadlampRunnable(void)
{
  uint16 currentLightLevel = 0;
  Std_ReturnType ret;

  ret = Rte_Read_LightSensorPort_LightLevel(&currentLightLevel);

  if (ret == RTE_E_OK) {
    if (currentLightLevel < 200) { // 임계값 예시
      Rte_Write_HeadlampControlPort_HeadlampCmd(TRUE);
    } else {
      Rte_Write_HeadlampControlPort_HeadlampCmd(FALSE);
    }
  }
}

코드 해설

• Rte_Read_ 함수는 Receiver Port로 들어온 신호를 읽는 함수이며, Rte_Write_ 함수는 Sender Port로 데이터를 내보낸다.
• RTE는 이러한 API를 자동으로 생성하므로, 개발자는 복잡한 통신 코드를 작성할 필요 없이, 포트 이름만 기억하면 된다.
• 코드 내 임계값(200)은 Calibration 변수로 변경하여 외부에서 조정 가능하게 만들 수도 있다.

이와 같은 방식으로 Application Layer의 SWC는 RTE와 통신하면서 하위 BSW, 상위 Application과 데이터를 주고받는다. 이 구조 덕분에 SWC 간 의존성을 줄이고, 모듈의 재사용성과 이식성이 높아진다.

 

실무 적용 전략과 설계 시 주의사항

SWC를 실무에서 설계하고 구현할 때는 다음과 같은 전략과 주의사항을 고려해야 한다. 이는 설계의 안정성과 통합 테스트 성공률에 직접적으로 영향을 미친다.

1) 포트 및 인터페이스 명명 규칙 준수

실제 실무에서는 수백 개의 SWC가 통합되기 때문에, 명확한 네이밍 규칙을 세우고 지켜야 한다. 예: LightSensorPort, BrakeStatusIF, VehicleSpeedPPort 등 기능과 방향이 명확하게 드러나도록 한다.

2) Runnable의 실행 시간과 주기 고려

각 Runnable은 실행 시점과 타이밍을 고려하여 설계해야 한다. Task 오버로드나 우선순위 충돌이 발생하지 않도록 하기 위해, 실행 시간 측정 및 Task Mapping 전략이 필요하다.

3) 내부 상태 변수는 캡슐화

SWC 내부에서 사용하는 상태 변수는 외부 컴포넌트와 직접 공유하지 말고, 필요한 경우 Rte로 송신하도록 한다. 외부에서 상태를 직접 참조하는 설계는 유지보수를 어렵게 만든다.

4) 시뮬레이션과 테스트 우선

코드 구현 후 바로 ECU에 적용하지 말고, SIL(SW-in-the-Loop) 또는 PIL(Process-in-the-Loop) 시뮬레이션을 통해 테스트를 진행하는 것이 권장된다. Vector CANoe, dSPACE 등 시뮬레이터를 활용하면 RTE와 통신 구조를 실제와 유사하게 검증할 수 있다.

5) 재사용 가능한 SWC로 설계

헤드램프 자동 제어 같은 SWC는 다양한 차량 모델에서 재사용될 수 있다. 따라서 차량에 종속된 값(예: 밝기 임계값, 실행 주기 등)은 Parameter 또는 NVM 연동을 통해 외부에서 조정 가능하게 설계하는 것이 좋다.

 

마무리 요약

AUTOSAR SWC는 차량 기능을 수행하는 핵심 로직을 구현하는 Application Layer의 기본 단위이며, 그 설계 품질은 전체 ECU 소프트웨어의 안정성과 직결된다.
이번 글에서 다룬 헤드램프 자동 제어 기능을 예로 들면, 간단한 기능이라도 SWC, Port, Interface, Runnable, RTE, BSW 등 다양한 요소와의 연결이 필요하다.

실무에서는 표준에 따라 재사용 가능하고 유지보수 쉬운 SWC를 설계하는 능력이 중요하다. SWC 설계에 능숙해지면 AUTOSAR 프로젝트 전체 구조를 이해할 수 있고, 복잡한 ECU 아키텍처 내에서도 핵심 설계자로 활약할 수 있게 된다.

앞으로 차량 소프트웨어가 더욱 복잡해질수록, 이처럼 구조적이고 표준화된 설계 방식에 대한 이해와 실무 감각은 개발자의 중요한 경쟁력이 될 것이다.