摘要：隨著汽車技術的發(fā)展及微處理器技術的不斷進步,，嵌入式系統(tǒng)在汽車電子技術中得到了廣泛應用?；诖司C述了汽車嵌入式系統(tǒng)的應用發(fā)展,、開發(fā)平臺和開發(fā)流程，介紹了基于OSEK／VDX平臺的汽車嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的專門技術和實現方法,。
0引言
嵌入式系統(tǒng)是以應用為中心,，以計算機技術為基礎，適用于對功能,、可靠性,、成本、體積、功耗,、實時性等有嚴格要求的場合,。眾所周知嵌入式系統(tǒng)有體積小、低功耗,、集成度高,、子系統(tǒng)間能通信融合的優(yōu)點，這就決定了它非常適合應用于汽車工業(yè)領域,。當今,，隨著汽車技術的發(fā)展以及微處理器技術的不斷進步，嵌入式系統(tǒng)在汽車電子技術中得到了廣泛應用,，滿足了現代汽車電控系統(tǒng)功能不斷擴展,、邏輯漸趨復雜、子系統(tǒng)間通信頻率不斷提高的要求,，代表著汽車電子技術的發(fā)展趨勢。
1汽車嵌入式系統(tǒng)的應用和發(fā)展
汽車嵌入式系統(tǒng)近年來發(fā)展非常迅速,，基于網絡通信和實時多任務并行處理的嵌入式高端應用越來越廣泛,。汽車嵌入式系統(tǒng)在硬件上采用32位或64位高性能處理器，在軟件上嵌入了實時操作系統(tǒng),，具有功能多樣,、集成度高、通信網絡化,、開發(fā)快捷及成本低廉的特點,，已在高檔轎車的電子控制和車載網絡通信系統(tǒng)方面有著一定的應用。
在嵌入式技術的推動下,，汽車電子向網絡化,、智能化、舒適化等高端應用發(fā)展日漸成熟,，汽車電子控制系統(tǒng)功能持續(xù)擴展,、邏輯漸趨復雜、子系統(tǒng)間通信日趨頻繁,、與外界互聯互通成為汽車電子技術發(fā)展的主流和動力,。嵌入式系統(tǒng)在汽車控制系統(tǒng)、通信系統(tǒng),、導航系統(tǒng),、安全系統(tǒng)以及娛樂系統(tǒng)中均得到有效應用，滿足了汽車電子強實時性,、高可靠性,、可維護性等需求，為整車及零部件開發(fā)提供統(tǒng)一的架構,，充分體現了其構件化,、標準化,、集成化、可重用的優(yōu)勢,。
今后汽車嵌入式系統(tǒng)將重點在以下幾個方面發(fā)展：
(1)隨著汽車局域網技術和智能交通技術的發(fā)展,，嵌入式系統(tǒng)將會形成以C級或D級網絡為基礎的整車分布式控制系統(tǒng)和以無線通信為基礎的遠程高頻網絡通信系統(tǒng)，其應用范圍將逐步從高檔車和進口車擴展到低檔車和國產車,。
(2)汽車嵌入式系統(tǒng)將會向FPGA／CPLD(在線可編程門陣列)方向發(fā)展,，系統(tǒng)由分布式可編程互連邏輯單元構成。
單元之間可以交換信息,，大量運算由硬件直接完成,，體系結構更加靈活，集成度更高,。
(3)在系統(tǒng)開發(fā)上遵循通用的汽車電子系統(tǒng)開發(fā)平臺和統(tǒng)一的標準,。為了提高軟硬件通用性，加快開發(fā)速度,，降低成本,，嵌入式系統(tǒng)需要構建統(tǒng)一的標準與開發(fā)平臺，歐洲已頒布了汽車嵌入式系統(tǒng)開發(fā)平臺的OSEK／VDX標準和規(guī)范,。
2汽車嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)平臺-OSEK／VDX
2．1OSEK／VDX簡介
嵌入式操作系統(tǒng)是支持嵌入式應用的操作系統(tǒng),，它是一種系統(tǒng)軟件。OSEK(OpenSystemsandtheCorrespondingInterfacesforAu-tomotiveElectronics)是針對汽車電子控制的操作系統(tǒng)標準,，OSEK是德文縮寫詞,，意思是“汽車電子的開發(fā)系統(tǒng)及其接口標準”。OSEK／VDX規(guī)范從實時操作系統(tǒng)(Real-TimeOperatingSystem,，RTOS),、軟件接口、通訊和網絡管理等方面對汽車的電子控制軟件開發(fā)平臺作了較為全面的定義與規(guī)定,。OSEK／VDX規(guī)范包括以下七部分：OSEK／VDX操作系統(tǒng)規(guī)范(OSEKOperatingSystem,，OSEKOS)，OS-EK／VDX通訊規(guī)范(OSEKCommunication,，OSEKCOM),，OS-EK／VDX網絡管理規(guī)范(OSEKNetworkManagement，OSEKNM),，OSEK／VDX實現語言規(guī)范(OSEKImple-mentationLanguage,，OSEKOIL)，OSEK／ORTI規(guī)范(OSEKRunTimeInterface),，OSEK-Time規(guī)范(OSEK／VDXTime-TriggeredOperatingSystem),，OSEKFTCom規(guī)范(OSEK／VDXFault-TolerantCommunication)規(guī)范。使用基于OSEK／VDX規(guī)范的嵌入式應用架構如圖1所示。
采用符合OSEK／VDX規(guī)范的嵌入式實時操作系統(tǒng)可以提高產品代碼的復用率,、降低開發(fā)成本,、縮短產品開發(fā)周期。
2．2OSEK／VDX的任務管理
OSEK／VDX將任務分為基本任務和擴展任務,?；救蝿站哂?種狀態(tài)：運行狀態(tài)、就緒狀態(tài),、掛起狀態(tài),；擴展任務比基本任務增加一個等待狀態(tài)?；救蝿罩辉陂_始和結束時才有同步點,。擴展任務運行時可能進入等待狀態(tài)，因此不僅在開始和結束有同步點,，而且運行過程中可能有多個同步點,。圖2所示的是擴展任務與基本任務的狀態(tài)轉化圖。
2．3OSEK實現語言規(guī)范
為了達到軟件可移植的目標,，OSEKOIL規(guī)范(OSEKImplementationLanguageSpecification)定義了一種配置和使用OSEK應用的方法,。圖3表示了一個遵守OSEK規(guī)范的應用開發(fā)過程。OIL文件可以是手寫的或者是系統(tǒng)配置工具產生,。
OIL提供一種在特定CPU中配置OSEK應用的機制。每個CPU對應一個OIL描述,。所有的OSEK系統(tǒng)對象用OIL對象來描述,。OSEK應用的OIL描述是一組OIL對象的組合。CPU是這些OIL對象的容器,。OIL明確地為每個OIL對象定義了所有標準屬性,。每個OSEK應用可以定義附加的特殊執(zhí)行屬性和引用。每個OSEK應用可以限制每個屬性的取值范圍,。
3汽車嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)流程
為了節(jié)約資源,，縮短產品開發(fā)周期，如圖4所示,，一般應采取軟硬件同步開發(fā)的方案,。汽車嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)工具對軟硬件的同步開發(fā)、調試提供了很好的支持,。汽車嵌入式系統(tǒng)的軟件開發(fā)分為功能描述,、軟件設計、代碼生成,、操作系統(tǒng)環(huán)境下高級調試等步驟,。汽車嵌入式系統(tǒng)的硬件開發(fā)分為硬件描述、硬件設計、硬件調試等步驟,。當軟件設計完成后,，通過使用相應的工具，完成在虛擬ECU平臺上的驗證,。
當硬件設計完成后,，與硬件一起進行軟硬件集成調試。通過這種開發(fā)方式,，縮短了產品上市的時間,。
汽車嵌入式系統(tǒng)軟件開發(fā)流程是“V”形開發(fā)流程。“V”形開發(fā)流程分為五個階段,，即功能設計,、原型仿真、代碼生成,、硬件在回路仿真-HIL,、標定。如圖5所示,，在功能設計階段使用的主要工具是MATLAB,。通過使用MATLAB提供的Simulink、Stateflow等工具,，完成控制方案的設計,、功能模塊的設計、控制算法的設計等任務,，并進行初步的仿真模擬工作,。在原型仿真階段使用的主要工具是dSPACE。使用dSPACE提供的快速控制原型-RCP工具完成離線的仿真工作,。在開始該階段之前,，需要使用RealTimeWorkshop、Targetlink等工具完成由Simulink,、Stateflow等產生的代碼向標準C代碼的轉換工作,。在進行向標準C代碼的轉換的過程中，可以根據需要加入符合OSEK規(guī)范的嵌入式實時操作系統(tǒng),。在代碼生產階段使用的主要工具是CodeWarrior,。通過使用CodeWarrior提供的編譯器、調試器等工具,，完成從標準C代碼向目標硬件平臺上的產品代碼的轉換工作,。圖6表示了汽車嵌入式系統(tǒng)的代碼生成過程。
4結束語
本文闡述了汽車嵌入式系統(tǒng)的應用發(fā)展,、系統(tǒng)實現的平臺和產品的開發(fā)流程等開發(fā)技術,，指出了汽車嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展方向,，闡述了汽車嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)平臺-OSEK／VDX和汽車嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)流程，總結了汽車嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的專門技術和實現方法,。