차량용 소프트웨어의 표준화 활동은 일찍부터 유럽 자동차 제조업체들이 중심이 되어 진행되어 왔다. 이 흐름에 따라 차량용 소프트웨어 전체의 표준화를 목표로 2003년 7월에 AUTOSAR가 설립되었다(표 1). AUTOSAR(AUTomotive Open System ARchitecture)는 자동차 전자제어장치(ECU)용 소프트웨어 인터페이스 및 소프트웨어 모듈의 표준화 활동을 하는 컨소시엄이다. 당초 독일의 자동차 제조업체와 서플라이어인 BMW, 로버트 보쉬, 콘티넨탈, 다임러크라이슬러, 폭스바겐, Siemens VDO Automotive 6개사가 참여하여 설립했으며 2004년 11월에 포드 자동차가, 12월에는 PSA 푸조 시트로엥과 도요타가 컨소시엄에 가입했다. 현재 유럽, 미국, 일본 등 다수의 자동차 제조사와 ECU 공급업체, 반도체 회사, 툴 개발업체 등이 참여하고 있다. 국내에서는 현대·기아자동차, S&T대우, 만도, 대구경북과학기술연구원이 활동하고 있다. 

AUTOSAR의 배경

AUTOSAR의 설립에 앞서, 2001년에 설립된 HIS(Herstellerinitiative Software)라고 하는 업계 단체가 있었다. 독일 자동차 제조업체인 아우디, BMW, 포르쉐, 다임러크라이슬러, 폭스바겐 5개사가 이 단체의 설립 멤버다. HIS는 ECU 제조업체가 배제된 채 자동차 제조업체들만으로 구성되었기 때문에 표준화 활동에 있어서 목적이나 성과가 한정돼 있었다. 계보상 HIS에서 다루었던 과제와 성과물을 계승한 AUTOSAR의 목적은 자동차 업계를 위한 표준화된 전기전자(E/E) 아키텍처의 컨셉트를 책정하는 것이며, 기본 소프트웨어 뿐만 아니라 차량용 소프트웨어 전체의 구조화를 시도하고 있다. 즉, AUTOSAR에서는 기본 소프트웨어와 통신용 소프트웨어, 디바이스 드라이버 등도 받아들여 기본 소프트웨어 내에 캡슐화 함으로써 하드웨어의 차이를 완전 흡수하는 것을 목표로 한다. 이러한 목표를 달성하기 위해 AUTOSAR 컨소시엄에는 자동차 제조업체와 ECU 공급업체, 반도체 및 툴 개발 업체까지 광범위하게 참여하고 있다. 

AUTOSAR의 전략

현재 차량용 소프트웨어는 특정 ECU에 커스터마이즈되어 있기 때문에 다른 ECU에 재사용할 수 없는 상황이다. AUTOSAR에서는 애플리케이션 소프트웨어 모듈이나 하드웨어 플랫폼을 막론하고 다중 이용할 수 있도록 하는 것을 목표로 하고 있다. 또한 다른 애플리케이션 소프트웨어의 정보 리소스, ECU가 제공하는 정보 리소스, 그리고 차량용 네트워크 상의 다른 ECU에서의 정보 리소스를 동일하게 취급하도록 하는 것을 목표로 하고 있다. 이런 목표가 실현되면 애플리케이션 소프트웨어의 재이용은 물론, 애플리케이션 소프트웨어를 다른 ECU에서 실행하는 것이 가능해진다. 즉, AUTOSAR는 차종, 자동차 제조업체, 서플라이어 등에 관계없이 소프트웨어의 유통 및 재이용을 가능케 하는 것이다.
AUTOSAR의 표준화 대상 영역은 소프트웨어 아키텍처, 개발 프로세스, 설치방법이다. 규격은 공동으로 책정하지만 설치에서 서로 경합한다는 전재 하에 AUTOSAR의 기술 전략이 세워지고 있다. AUTOSAR의 기술 전략은 집행이사회 내의 코어 파트너가 결정하고, 검토는 실제 사양을 책정하는 워킹그룹 내에서 이루어진다. AUTOSAR의 소프트웨어 표준화는 OSEK이나 HIS의 성과를 기초로 새로운 AUTOSAR 사양이 책정되며, 이것은 코어 파트너와 프리미엄 멤버의 기술 협력에 의해 실현된다.
AUTOSAR에서는 개발에 참가하는 모든 기업이 AUTOSAR 사양을 무상으로 이용할 수 있도록 하고 있다. 다시 말해, AUTOSAR 컨소시엄은 사양서에 담긴 지적재산권을 행사하지 않기 때문에 회원으로 가입한 기업이면 별도의 라이선스 비용을 걱정하지 않아도 된다.

AUTOSAR의 기초

AUTOSAR의 중요한 목표 중 하나는 서로 다른 플랫폼들, OEM 및 공급자들 사이에서 소프트웨어 컴포넌트들을 재사용하는 것이다. 오늘날 전자 아키텍처들은 일관되어 있지 못하기 때문에 자동차 제조업체에서 플랫폼 간의 재사용조차 회사가 원하는 수준으로 되지 못한다. AUTOSAR는 이것을 바꾸고, 또한 추가적인 이점을 제공하기를 희망하고 있다.
그러면 AUTOSAR의 표준화 활동 내용을 살펴보기로 하자.
AUTOSAR 컨소시엄에서는 지금까지의 소프트웨어 표준화의 성과를 답습하면서 부족한 부분을 AUTOSAR용으로 설계하고 있다. 기존의 소프트웨어 설계 컴포넌트는 메모리 서비스, 모드 관리, 네트워크 관리, 통신 서비스, 진단, 게이트웨이, OS 커널, ECU 추상화, 버스 시스템, 마이크로컨트롤러(MCU) 추상화, 복합 드라이버, 드라이버였다. AUTOSAR에서 새롭게 작성되지 않으면 안되었던 것은 방법론, 포맷 변환, 메타 모델(meta model), 구성 컨셉트, VFB(Virtual Function Bus), 입력 템플릿, RTE(Run Time Environment), 에러 대처였다. VFB는 애플리케이션과 인프라스트럭처를 분리하고, 표준화된 통신 메커니즘과 서비스를 AUTOSAR 소프트웨어 컴포넌트에 제공하는 역할을 담당하고 있다. 이렇게 해서 기존의 소프트웨어 설계 컴포넌트와 새롭게 작성된 컴포넌트로 AUTOSAR의 소프트웨어 아키텍처가 구성되어 있다.
AUTOSAR 아키텍처는 하드웨어(MCU)와 그 위에 탑재되는 소프트웨어 부분이 명확히 나누어져 있다. 소프트웨어는 기본 소프트웨어(Basic Software, BSW), AUTOSAR 런타임 환경(Runtime Environment, RTE), 애플리케이션 소프트웨어로 나눌 수 있어 각각의 인터페이스가 정의되어 있다. AUTOSAR 아키텍처의 기본 컨셉트는 하드웨어가 계층으로 추상화되어 있다는 것이다(그림 1 참조).
AUTOSAR의 기본 소프트웨어(BSW) 부분은 마이크로컨트롤러 추상화층, ECU 추상화 및 복합 드라이버층, 서비스층으로 계층화되어 있다. 마이크로컨트롤러 추상화층을 보면, 이 층은 소프트웨어층의 최하위 층에 위치하며 마이크로컨트롤러 드라이버, 메모리 드라이버, 통신 드라이버 및 I/O 드라이버로 구성되어 있다. 이 부분은 하드웨어에 의존한다. 이 부분에 의해 마이크로컨트롤러의 모든 기능과 주변기기가 추상화되어 있기 때문에, 이것보다 상위의 계층은 마이크로컨트롤러로부터 독립적이 된다.
ECU 추상화층은 마이크로컨트롤러 추상화층 위에 위치하고 있으며 하드웨어에는 의존하지 않지만 ECU에는 의존하는 층이다. 이 부분은 주로 탑재 기기(Onboard Device) 추상화, 메모리 하드웨어 추상화, 통신 하드웨어 추상화, I/O 하드웨어 추상화로 이루어진다. ECU 추상화층의 목적은 ECU의 모든 기본 컴포넌트를 추상화하는 것이다.
ECU 추상화층 위에 위치하는 것이 서비스층이다. 이 층은 시스템 서비스, 메모리 서비스, 통신 서비스 등으로 이루어지며 대부분이 하드웨어로부터 독립되어 있다.
이들 기본 소프트웨어(BSW) 위에 위치하는 층이 AUTOSAR 런타임 환경(RTE)이다. 이 계층은 BSW로부터 애플리케이션 소프트웨어를 추상화하며, 그 사이의 데이터 및 통신을 처리한다. 애플리케이션 소프트웨어는 RTE 위에 위치하며 RTE에 의해 하드웨어에 의존하지 않는 컴포넌트가 구성된다. 게다가 AUTOSAR에서는 소프트웨어 아키텍처와 인터페이스의 정의뿐만 아니라, 소프트웨어를 개발하는 방법에도 표준화 영역이 확대되어 있다.
이렇게 AUTOSAR에서는 마이크로컨트롤러 등 하드웨어의 차이를 흡수하는 하드웨어 추상화층(Hardware Abstraction Layer)을 마련함으로써 소프트웨어를 모듈화해 인터페이스 부분을 표준화하고 있다. 이를 통해 AUTOSAR 컨소시엄은 드라이버 소프트웨어나 운영체제(OS) 위의 애플리케이션을 구성하는 소프트웨어의 재이용을 가능케 하는 것이 목표다.

중요한 이정표

차량용 소프트웨어의 표준화를 위한 AUTOSAR의 1단계(Phase Ⅰ) 성과가 개발 기간 3년만인 지난 2007년 3월에 발표되었다. 이 표준 규격은 2006년 5월에 발표된 릴리스 2.0을 수정 및 확장한 것이다. 일정에 따르면, 릴리스 2.1은 당초 2006년 12월에 발표 예정이었으나 회원사간 이해가 얽히면서 늦어진 감이 없지 않았다는 생각이 든다.
릴리스 2.1에는 조직 내부에서 실시한 검증 작업의 경험이 담겨 있으며 120개 이상의 문서로 구성되어 있다. 이 중에는 개발 방법론과 템플릿이라는 문서도 포함된다. 또한 메인터넌스와 호환성 시험에 관한 문서가 늘어났으며 바디 제어와 인테리어 전자 제어를 위한 애플리케이션 인터페이스에 관한 최초의 서술이 포함되어 있다.
VFB(Virtual Functional Bus)는 자동차 내의 소프트웨어 컴포넌트들의 연결을 추상화한 가상적인 네트워크 구조로, 자동차 회사별로 만들어진 독자적인 기계들에 대해서 독립적으로 소프트웨어 컴포넌트들을 구현할 수 있게 해준다(그림 2). VFB는 시스템이 궁극적으로 어떻게 구현되는지에 대해 알지 못하는 상태에서 전체 시스템의 설계를 가능하게 하기 위해 도입되었다. 예를 들어, 공조 시스템에서 센서는 온도 신호를 생성하여 액추에이터로 보내어 플랩을 특정 각도로 이동시킨다. 만일 레거시 시스템이 존재하지 않으면 설계자는 신호가 LIN이나 CAN 버스를 거쳐 보내졌는지에 대해 알 필요가 없다. 시스템을 추상화함으로써 기능은 구현에 무관하게 설계될 수 있다.
VFB는 부품간 데이터 교환을 수행한다. 설계 프로세스의 후반에 간단한 내부 명령들을 가져오도록 엔드 포인트들이 같은 마이크로컨트롤러 상에 있는지 또는 엔드 포인트들이 시스템에서 다른 마이크로컨트롤러들에 있어서 시스템 버스 상에 메시지를 요구하는지가 결정될 수 있다. 기능들의 매핑은 그 다음 단계로서 기능들이 어디에 상주하고 통신이 어떻게 다루어지는지를 결정한다.
AUTOSAR가 궁극적으로 부품 비용을 낮추는 것을 목표로 하지만, 설계 및 검증의 복잡성이 증가되는 측면도 있다. 이에 따라 툴 업체들이 AUTOSAR를 진전시키는데 중요한 역할을 하고 있다.

AUTOSAR 적용

소프트웨어 모듈의 향상된 재사용과 교환가능성을 통해 E/E 아키텍처의 복잡성 관리를 개선하고자 한다면, AUTOSAR의 노력은 전세계 자동차 커뮤니티에게는 중요한 의미가 있다. 그러나 그것이 실제 적용되기까지는 AUTOSAR의 약속은 그저 약속에 머물러 있을 뿐이다.
AUTOSAR의 적용과 관련해서는 폭스바겐, 헬라, NEC전자, 일렉트로비트(Elektrobit, EB)가 합작으로 AUTOSAR의 실제 데모를 실시한 사례가 있다. NEC의 자동차용 MCU와 개발 툴 체인, 헬라의 ECU와 애플리케이션 소프트웨어 및 통합, 일렉트로비트에 의해 구현된 AUTOSAR 기본 소프트웨어 릴리스 1.0을 사용하여 폭스바겐과 헬라는 합작으로 폭스바겐 양산 시리즈 파사트(Passat)의 바디/편의성 제어 ECU를 개발했다. 여기서 매스웍스(MathWorks)는 모델 기반 개발을 구현하는데 AUTOSAR 개발 키트를 공급했다.
이미 많은 자동차 OEM들이 모델 기반 개발로의 이행에 대처하고 있으며, 폭스바겐 프로젝트는 모델 기반 개발을 토대로 하는 AUTOSAR로의 이행이 어떻게 이루어지고 단순화될 수 있는지를 보여준 사례라고 할 수 있다.
폭스바겐은 모델 기반 설계에서 Simulink 모델을 선택했으며 Simulink에서 애플리케이션 알고리즘을 개발하고 AUTOSAR 호환 소프트웨어를 생성하기 원했다. 이 프로그램을 통해 실시간 워크샵 임베디드 코더(Real-Time Workshop Embedded Coder)를 사용하는 Simulink 모델의 모델 기반 개발이 AUTOSAR 호환 코드를 생성할 수 있음을 보여주었다. 폭스바겐은 이 모델을 사용하며 기본적으로 양산차에서 돌아가는 AUTOSAR 모듈을 갖게 되었는데, 여기서 모듈 자체는 AUTOSAR 요구사항과 일치하는 방식으로 거동하는 AUTOSAR 호환 장치처럼 작동했다고 밝혔다. 추가된 소프트웨어는 두 세계가 공존할 수 있게 해준다.
툴 업체들도 적극적으로 AUTOSAR 솔루션을 추구하고 있다. 예를 들면, AUTOSAR 컨소시엄의 주요 멤버인 벡터(Vector)는 AUTOSAR 개발을 위한 툴 체인(설계, 개발 툴) 및 기본 소프트웨어 컴포넌트를 제공하고 있다.

가능한 AUTOSAR 솔루션

AUTOSAR 버전 2.1 규격이 이용 가능해짐에 따라, 여러 서플라이어들이 구현 및 자동차 개발 노력을 지원하기 위해 개발한 제품을 속속 내놓고 있다. 프리스케일, 후지쯔, 인피니언, 마이크론, NEC, 르네사스 등은 AUTOSAR 컨소시엄에 프리미엄 회원으로 참여하고 있다. 다른 여러 업체들도 준회원으로 참여하고 있다. 또한 여러 툴 업체들이 프리미엄 혹은 준회원급으로 참여하고 있다. 이들 대부분의 회사들이 자신들의 최신 제품에 AUTOSAR 구현을 제공하기 시작했다.
AUTOSAR 개발 파트너십의 프리미엄 멤버인 dSPACE는 AUTOSAR 규격을 지원하는 새로운 아키텍처 툴인 SystemDesk를 공급한다. 이 툴은 복잡한 시스템 아키텍처와 분산 소프트웨어 시스템의 계획, 구현, 통합에 있어서 유저들을 지원한다. 양산 코드 생성 툴인 이 회사의 TargetLink는 AUTOSAR 호환의 양산 코드를 자동적으로 생성하기 위한 전용의 AUTOSAR 모듈을 탑재하고 있다.
SystemDesk가 생성하는 애플리케이션 소프트웨어 컴포넌트는 RTE를 생성할 때에 표준화된 인터페이스를 경유하여 기본 소프트웨어에 링크할 수 있다. SystemDesk는 TargetLink와 연계해서 기능하기 때문에 SystemDesk 아키텍처 모델에서 소프트웨어 컴포넌트의 양산 코드를 생성하기 위해 TargetLink를 사용할 수 있다. 버전 2.2 이후에는 전용의 TargetLink AUTOSAR 모듈에 의해 AUTOSAR 호환 양산 코드 생성이 가능하다. 장치의 시뮬레이션이나 각 기능 블록 단위의 설계에는 매스웍스의 MATLAB/Simulink를 사용한다.
프리스케일은 자사의 16비트 12X 및 32비트 Power Architecture™ 마이크로컨트롤러 기반의 ECU용 AUTOSAR 호환 소프트웨어를 발표했다. 일렉트로비트와의 협력을 통해 자사의 AUTOSAR 소프트웨어와 AUTOSAR 호환 자동차용 소프트웨어의 사용자 편의성을 높인 프레임워크의 EB tresos 스튜디오를 번들 형태로 공급한다. 발표된 번들은 프리스케일과 일렉트로비트의 AUTOSAR 소프트웨어가 EB tresos 스튜디오 구성 프레임워크에 통합된 형태로 자동차 바디, 새시, 안전, 파워트레인 분야를 대상으로 하는 솔루션이다.
인피니언은 XC2000 코어용 또는 TriCore 제품군을 위해 AUTOSAR 드라이버 소프트웨어를 제공한다. 하나는 저가형  16/32비트 제품군이며 다른 하나는 고성능 32비트 MCU/DSP 제품군이다. AUTOSAR의 마이크로컨트롤러-특정 부분을 구현하기 위해 인피니언은 MC-ISAR(MicroController-Infineon Software ARchitecture)의 일부로서 AUTOSAR-호환 로우 레벨 드라이버를 개발했다. MC-ISAR은 특정 I/O 주변장치를 포함하는 마이크로컨트롤러 코어, 독립된 통신 그리고 메모리의 3개 컴포넌트로 구성된다. 또 각 부분은 여러 소부분을 가지고 있다.
AUTOSAR-지원 하드웨어 및 소프트웨어를 제공하는 또 다른 업체인 NEC전자는 폭스바겐 Passat 프로젝트에 V850 마이크로컨트롤러와 개발 툴 체인을 공급했다. NEC의 V850E 32비트 MCU는 내장형 FlexRay AUTOSAR 드라이버를 포함하고 있다. 이 회사는 FlexRay 드라이버 외에도 MCAL(Micro Controller Abstraction Layer)을 개발했으며, 배치 툴은 AUTOSAR 스타터 킷이라고도 부른다. 지난 9월에는 NEC전자와 벡터(Vector Informatik)가 AUTOSAR 기반 소프트웨어 플랫폼을 공동 개발했다고 발표했다.
개발 내용은 NEC전자가 V850 시리즈에 대응하는 AUTOSAR 지원 디바이스 드라이버를 개발하고, 벡터의 CAN/LIN 지원 통신 관리용 미들웨어 패키지인 MICROSAR와 결합하여 이용할 수 있게 한 것이다. NEC전자가 개발한 디바이스 드라이버는 파워 윈도나 전자동문 등 바디 제어를 위한 32비트 마이크로컨트롤러 V850ES/Fx3 29종을 지원한다. 이 과정에서 업계 표준 소프트웨어 개발 프로세스인 CMMI(Capability Maturity Model Integration)와 SPICE(Software Process Improvement Capability Determination)를 전면적으로 적용했다. 벡터는 이 디바이스 드라이버를 MICROSAR에 기본 소프트웨어 모듈과 맞춰 통합했다. 양사는 AUTOSAR 기반 소프트웨어 플랫폼을 사용한 자동차의 생산이 2010년에 가능할 것으로 예상하고 있다.
한편, AUTOSAR가 설립 초부터 승용차와 중소형 차량의 범위를 벗어나 방법론을 확장하는 것을 원치 않았기 때문에 그동안 트럭, 버스, 건설용 차량, 선박 엔진 등에는 적용이 제한될 수밖에 없었다. 그러나 그들의 의지와 관계없이 이미 상용차에 있어서 실용 가능성을 보여준 데모 발표가 있었다. 볼브 트럭(Volvo Truck)과 멘토 그래픽스(Mentor Graphics)는 최근 AUTOSAR 기술을 사용하여 기존의 공조 시스템(climate control system)의 재개발을 완료했다고 발표했다.
이 프로젝트의 목표는 AUTOSAR 개념을 이중 공조 시스템의 실차 환경에 적용함으로써 그 상업적 실용성을 평가하는 것이었다. 이 프로젝트에서 멘토 그래픽스는 주 계약자로서 기본 소프트웨어 전체, 즉 AUTOSAR 미들웨어 플랫폼 개발과 OS 및 ETAS 그룹의 Live Devices에 의해 개발된 RTE와의 통합을 수행했다. 멘토 그래픽스는 VNA(Volcano Network Architecture)을 설계 플로우에 통합하고 AUTOSAR 환경에서 CAN 네트워크 통신을 포함하는 제어 시스템을 성공적으로 재구현했다. 이 프로토타입에는 또 다른 프로토콜로 상용차 특정 버스 프로토콜인 SAE J1587을 지원한다.
멘토 그래픽스는 완전한 AUTOSAR 소프트웨어 스택을 공급할 예정으로 있다. 개발 중인 또 다른 AUTOSAR 툴에는 VSB(Vehicle System Builder), 진전된 구성 및 제너레이션 슈트, 시스템 레벨 설계 및 최적화를 위한 VSA(Vehicle Systems Architect)가 포함된다.
 
AUTOSAR 향방

양산 차량에 첫 AUTOSAR의 부분적 구현은 여러 제조업체로부터 2008년쯤에 가능할 것으로 업계는 전망하고 있다. 오늘날 AUTOSAR-호환 MCU를 탑재한 차량이 운행되고는 있지만, 사실 AUTOSAR의 기능은 사용되지 않거나 제한적으로 사용되고 있다. AUTOSAR 컨소시엄은 2010년까지 모든 코어 파트너사들이 새로운 ECU 또는 차량에 AUTOSAR 소프트웨어를 구현하게 될 것으로 예상하고 있다. 2.1 버전이 발표된 지 불과 몇 개월도 안된 시점이지만, 벌써 다음 일정으로 개정판 3.0 발표가 초읽기에 들어간 상태다.
일부 성급한 회사들은 AUTOSAR에서 약속한 모든 이점을 얻기 위해 완전한 AUTOSAR 호환 플랫폼을 기대하고 있다. 어떤 회사들은 서브시스템을 고려하고 있거나, 새로 갱신할 필요가 없는 안정된 실적을 기록하고 있는 모듈을 재사용하기 위해 아키텍처의 일부를 분할하려는 움직임도 있다.
AUTOSAR 컨소시엄의 일정에 따르면, AUTOSAR 버전 4.0은 2009년 말에 발표될 예정이다. 업계에서는 버전 4.0이 발표되는 2009년 이후에나 AUTOSAR의 진정한 이점을 경험할 수 있을 것으로 보고 있다.
국내에서는 지난 11월 중순, 대구경북과학기술연구원(DGIST)이 AUTOSAR 플랫폼을 적용한 응용 시스템을 공개했다. 이것은 자동차 바디 시스템의 원도 리프트 시스템과 아웃사이더 미러 시스템 및 메모리 제어시스템 등에 AUTOSAR 플랫폼을 적용한 응용 시스템이다. 2008년에는 AUTOSAR 소프트웨어 컴포넌트 및 응용 시스템 개발도 완료할 계획이다. 이에 앞서 지난 4월에는 오토에버시스템즈의 차량전자SW센터가 AUTOSAR 기반의 사이드미러 ECU 데모 키트를 제작하여 발표한 바 있다.