嵌入式系统与汽车电子

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科研
嵌入式系统与汽车电子
张环 宇 王 涛 李 毅 河 南 大学欧 亚 国际学 院， 河 南 开封 ４ ７ ５ ０ ０ ０
摘要 ：近年来 。中国的汽车工业迅猛 发展 。２ ０ １ ４年 乘用车 （ 含轿 车、Ｓ Ｕ Ｖ和 Ｍ Ｐ Ｖ ）累计销 售 １ ８ ４ ６ ． ９万辆，相比较 ２ ０ １ ３年 同 期销量增 长 １ ３ ％ ，中 国的汽车销售量 已经连续六年全球销量第一。近 几年嵌 入式系统产品也在 日臻 完善 ，在全世界各行业 中 得 到 广泛 的应 用 。 由于 嵌 入 式 系统 本 身 的有 点 ，汽 车 电子 的 发 展 是 离 不 开嵌 入 式 系统 的 ， 中 国 汽 车 工 业 的 发展 对 嵌 入 式 系 统
的 发展 起 到 了很 好 的 推 动 作 用 。 关键 词 ： ３ ２ ； Ｕ ４ ６ ３ ． ６
文 献标识码 ：Ａ
文章编号 ：１ ６ ７ １ － ５ ７ ８ ０ （ ２ ０ ］ ５ ） ０ ９ — ０ ０ ３ ９ 一 Ｏ １ 关系 ，实现信息融合共 享，例如 Ａ Ｂ Ｓ与 Ａ Ｓ Ｒ的车轮滑动率计 算 可 以统 一 ， Ａ Ｃ Ｃ探 测 雷 达 获 取 的 车 速 信 息 可 以用 来修 正 Ａ Ｂ Ｓ 参考车速 。 系统选用 ３ ２位 Ｓ ｏ Ｃ 硬 件 平 台如 Ｄ ｒ ａ ｇ ｏ ｎ ｂ ａ ｌ １核 心 的 Ｍ Ｃ ６ ８ Ｅ ３ ２ ８以代 原 来 的 １ ６位 Ａ Ｂ Ｓ控 制 器 ，提 高 了硬 件 处 理 速 度 与抗干扰 能力 ，端 口资源也更丰富。车载雷达信号 的处理 多采用 Ｄ Ｓ Ｐ处理器 ，并通过 Ｃ Ａ Ｎ总线与 Ａ Ｂ ｓ ／ Ａ Ｓ Ｒ ／ Ａ Ｃ Ｃ集成系 统控 制器进行通信 。Ｃ Ａ Ｎ总线传输 具有数据差动收发 、容错 和非破坏 性仲 裁的能力 ，传输速率高达成 Ｍ ｂ ｐ ｓ 。 采用 Ｃ Ａ Ｎ通 信 提 高 了控 制 系 统 的 实 时性 ，并 为 系 统功 能扩 展 和 整 车 传 感
信 能 力 大 大增 强 。
３ Ｓ ｏ Ｃ 系统的发展趋势
汽 车 嵌入 式 Ｓ ｏ Ｃ系 统 具 有 卓越 的性 能 ，其 优 越 性 逐 渐 被 汽车界所认可。今后汽车嵌入式 Ｓ ｏ Ｃ系统将呈现出 以下几个
发展趋势：
（ ２ ）汽车嵌入式 Ｓ ｏ Ｃ系统软件 系统 ：现代汽车 电子系 统 从 单 一控 制 逐 渐 发 展 到 多变 量 多任 务 协 调 控 制 ，软 件 越 来 越 复 杂 ， 使得 嵌入 式系 统 需要 寻 找 新 的软 件 解 决 方 案 。 图 Ｂ 描 述 了汽 车嵌 入 式 Ｓ ｏ Ｃ系统 软 件 的典 型 结 构 。它 采 用 基 于 标
（ ｉ ）汽车嵌入式 Ｓ ｏ Ｃ系统将会 向 Ｆ Ｐ Ｇ Ａ ／ Ｃ Ｐ Ｌ Ｄ（ 在线可编 程 门阵列） 方 向发展， 系统 由分式可编程互连逻辑单元构成 ， 单 元 之 间 可 以交 换 信 息 ，大 量 运 算 由硬 件 直 接 完 成 ，体 系结 构更加灵活，集成度更高； （ ２ ）在系统开发上遵循 通用的汽车 电子 系统开放平 台 和统一的标准。为 了提 高软硬件通用性 ，加快开发速度 ，降 低成本，Ｓ ｏ Ｃ 系 统 迫 切 需要 构 建 统 一 的 标 准 与 开 发 平 台 ， 欧 洲颁布的基于 Ｏ Ｓ Ｅ Ｋ ／ Ｖ Ｄ Ｘ标准的 Ｍ Ｏ Ｄ Ｉ Ｓ Ｔ Ａ Ｒ Ｃ规范将 是汽 车嵌 入 式 系 统 开 发 平 台 的 发 展趋 ； （ ３ ）随着汽车局域 网技术和智能交通技 术的发展 ，嵌 入式 Ｓ ｏ Ｃ系统将会 形成以 Ｃ级或 Ｄ级 网络为基础的整车分布 式 控 制 系 统 和 以 无 线 通 信 为 基 础 的远 程 高频 网 络 通 信 系 统 ； 参考文献 ［ １ ］ 徐 千洋 ． Ｌ ｉ ｎ ｕ ｘ Ｃ 函数 库 参 考 手册 ． ［ Ｍ ］ 中 国 青 年 出 版
准化接 口 和通 讯协议 的模块化软件设计 ， 系统 内部通讯 由交
互 层 直接 完成 ，保 障 应 用 程 序 间 的 信 息传 送 。 网络 层 拥 有 数 据 流 处 理 能力 ，是 不 同系 统 层 面 间 信 息 交 换 的 中 间接 口，能 最大程度地整合 系统 资源 。嵌入 式实 时操作系统摒弃 了传统 操作系统的前后 台模式 ，使用总线驱动层和硬件抽象层管理 Ｉ ／ Ｏ端 口，合理分配 Ｃ Ｐ Ｕ资源 ，采用基于优先级 的事件管理 策略 ， 通过 Ａ Ｐ Ｉ（ 应用程序接 口） 调用应用程序 ， 根据邮箱、 消息队列和信 号量机制综合管理 中断 、系统行为和任务 。
器信 息共 享提 供 了 方便 。 汽车 Ａ Ｂ Ｓ ／ Ａ Ｓ Ｒ ／ Ａ Ｃ Ｃ集成化系统采用新一代嵌入式技术， 提 高 了 系 统 的 实 时 性 、 可靠 性 、可 维 护 性 和 可 扩 展 性 。
１汽车嵌入式 Ｓ ｏ Ｃ系统
汽车嵌入式 Ｓ ｏ Ｃ 系 统 是 嵌 入 式 系统 向实 时 多 任 务 管 理 、 网络 耦 合 与 通 信 的 高 端 应 用 过渡 的产 物 ，大 大提 高 了汽 车 电 子系 统 的实 时 性 、可靠 性 和 智能 化 程 度 。除 了 具 备普 通嵌 入 式 系 统 的 共 有 特 性 之 外 ，它 还 具 有 以下 几 个 优 点 ：（ １ ） 对 实时多任务管理有很强 的支持能力，中断响应 时间 ｌ ２ ｌ ａ Ｓ ： （ ２ ） 具有很强 的存储 区保 护功能 ；（ ３ ） 在嵌入式 实时操 作系统的支持下能合理进行 任务调度 ，充分利用系 统资源 ； （ ４ ） 硬件结构和软件功能都有 很强的扩展能力 ，系统集成 度 大 大提 高 ， 降低 了成 本 ； 汽 车 嵌入 式 Ｓ ｏ Ｃ系 统 由硬 件 和 软 件 两 大 部 分 组 成 。硬 件 包括 嵌入 式处 理 和 外 围设 备 ，软 件 包 括 应 用 软 件 和 操 作 系 统 。 软件 通过 数据 结构 、算 法 和 通 讯 协 议 实 现 汽 车 电子 控 制 策 略 ， 硬件 则为软件提供 了运行平 台，执行具体控制 。 （ １ ）汽车嵌入式 Ｓ ｏ Ｃ系统硬件系统 ：嵌入式 Ｓ ｏ Ｃ硬件 系统集成度越来越 高，一般为模块化结构 ，如下图 Ａ 所示。 在高性能 Ｃ Ｐ Ｕ核 心外通过 Ｉ Ｐ总线扩展实时时钟模块、ｓ Ｒ Ａ Ｍ （ 静态随机存储器 ）及大容量 Ｆ Ｌ Ａ Ｓ Ｈ ，配置 Ｃ Ａ Ｎ总线与 Ｕ Ｓ Ｂ 通信 模块 ，无 缝 集 成 Ｐ Ｗ Ｍ输 出 、 多通 道 串 口、 Ａ ／ Ｄ转 换 接 口 与 统 一 的 高速 缓 冲 存 储 器 ，支 持 Ｒ Ｉ Ｓ Ｃ 技 术 、 多级 流 水 线 技 术与在片调试技术 。系统的实时处理能力、可靠性和网络通