汽车嵌入式SoC系统的应用与发展
嵌入式系统在汽车电子领域中的应用
嵌入式系统在汽车电子领域中的应用第一章嵌入式系统的概念和概况嵌入式系统是由硬件和软件两部分构成的计算机系统，它通常被嵌入到产品中，用于控制、监控和调度等任务。
相比于普通计算机，嵌入式系统具有体积小、功耗低、可靠性高、效率高等优点，因此在各个行业领域中得到了广泛的应用。
在汽车电子领域中，嵌入式系统应用相当广泛，汽车电子产品像发动机控制、制动、座椅控制、音响、导航等需要嵌入式系统的支持才能实现。
第二章嵌入式系统在汽车电子领域中的应用2.1 汽车发动机控制系统以往的汽车发动机控制还依赖于人工调节，效果不尽如人意，而嵌入式系统可以实现准确而快速地控制，使发动机运行更稳定、更省油。
此外，嵌入式系统还可以实时监测发动机的工作状态，如果发现故障，自动进行报警并停机，从而保障了驾驶安全。
2.2 制动系统嵌入式系统可以对制动系统进行控制，在发现制动故障时，自动实现维修和调试，避免出现安全问题。
嵌入式系统还可以帮助汽车实现电子驻车功能，实现停放时车辆的牢靠。
同时，提供防抱死功能，避免在制动时车轮会卡死，发生交通事故。
2.3 音响系统现代汽车上音响系统的各种功能需要用嵌入式系统实现，通过嵌入式系统来控制音乐播放、CD机或DVD机的读取、虚拟环绕声等功能实现。
2.4 座椅控制系统嵌入式系统可以通过电脑控制汽车上座椅的运动，使乘客得到更好的乘坐体验。
在一些高端车型上，嵌入式系统甚至可以控制座椅加热或按摩，为乘客提供更高档次的乘坐体验。
2.5 导航系统嵌入式系统可以实现汽车导航系统的各种功能和导航信息的实时更新，以及在行驶过程中对路线的监控和调整。
通过嵌入式系统，导航系统还能支持语音控制，实时人机交互更加方便，实现驾车出行更加便捷。
第三章嵌入式系统在汽车电子领域中的优势3.1 体积小相比于传统计算机，嵌入式系统的体积要小得多，能够更好地嵌入到车辆的小型结构中。
这样，汽车的空间利用率更高，保留的载重和乘员位置也更多。
3.2 速度快嵌入式系统通常内置高速处理器，并进行了优化本身的源程序、算法等，比其他计算机运行更快，而且还能更好的控制汽车电子设备，让其运行更为平稳、更为可靠。
理想汽车的嵌入式系统与软件开发
理想汽车的嵌入式系统与软件开发嵌入式系统和软件的发展已经成为汽车行业的重要组成部分，为汽车提供了更高的性能、更广泛的功能以及更好的用户体验。
本文将重点探讨理想汽车的嵌入式系统与软件开发，旨在分析现有技术和未来发展趋势，为汽车制造商和开发者提供参考和指导。
一、嵌入式系统在汽车中的应用嵌入式系统是指嵌入到特定设备中的计算机系统，通常具有实时性、可靠性和稳定性等特点。
在汽车中，嵌入式系统扮演着关键角色，驱动着各种功能和服务的实现。
例如：1. 汽车控制系统：嵌入式系统控制着各种传感器、执行器和通信模块，使得车辆具备发动机控制、刹车系统、转向系统等基本功能。
2. 信息娱乐系统：嵌入式系统驱动着多媒体界面、导航系统、音频设备等，为驾驶员和乘客提供丰富的娱乐和信息服务。
3. 安全系统：嵌入式系统支持防抱死刹车系统（ABS）、稳定性控制系统（ESC）、主动安全系统等功能，提高行车安全性能。
4. 驾驶辅助系统：嵌入式系统支持倒车影像、自动泊车、盲点检测等，提升驾驶便利性和辅助性能。
二、理想汽车嵌入式系统的软件开发1. 要求分析：在开始软件开发之前，理想汽车制造商需明确系统和功能的需求。
这包括理解用户需求、市场趋势、硬件平台和软件架构等，以确保开发出符合期望的软件系统。
2. 软件设计：根据需求分析结果，软件设计师将制定软件架构、模块划分和接口定义等。
同时，设计师需考虑系统的性能、安全性和可靠性等方面，以提供合适的解决方案。
3. 编码与调试：开发团队将根据软件设计进行编码工作，并通过调试和测试策略来验证软件功能和性能。
在这个阶段，团队需要注重代码的规范性和可维护性，以确保后续版本的开发和维护。
4. 集成与验证：开发过程中，各个模块的软件需要进行集成测试，以确保不同模块之间的协同工作正常。
同时，系统需要经过验证阶段，验证其满足规范和用户需求。
5. 系统优化与升级：在汽车生产过程中，不断进行嵌入式系统的优化和功能升级是必要的。
嵌入式系统在车辆智能驾驶中的应用研究
嵌入式系统在车辆智能驾驶中的应用研究近年来，随着汽车工业的快速发展，智能化技术在车辆上的应用也越来越普遍。
智能化领域中，嵌入式系统发挥着重要的作用。
嵌入式系统作为一种专用的计算机系统，具有体积小、功耗低、稳定性强、可靠性高等优点，在车辆智能驾驶中有着广泛的应用。
一、嵌入式系统在车辆智能驾驶中的应用嵌入式系统在车辆智能化领域的应用主要分为以下几个方面：1. 数据采集方面：车辆智能驾驶需要对车辆周围环境、路况、车辆运行等数据进行实时采集和处理。
嵌入式系统可以搭载传感器，并通过CAN总线实现数据采集，将数据实时发送给车辆控制系统，为车辆智能驾驶提供数据支持。
2. 感知处理方面：嵌入式系统可以利用计算机视觉、深度学习等技术，实现对车辆周围环境的感知和识别。
比如测距传感器可以用来测量车辆周围环境的距离，摄像头可以用来获取车辆周围的图像和视频信息。
在自动驾驶车辆中，图像处理技术可以识别前方的交通信号灯和标志，判断车辆是否需要停车或变道。
3. 控制调度方面：嵌入式系统可以实现车辆的自主控制和调度。
它可以根据车辆周围环境和行驶路线，对车辆运动状态进行预测和评估，并发出相应的指令，调整车速、方向等参数。
此外，嵌入式系统还可以利用网络通信技术，与其他车辆进行实时通信和协调，提高路况处理的效率和安全性。
4. 交互体验方面：嵌入式系统可以为驾驶员和乘客提供更好的交互和体验。
通过界面设计和人机交互技术，可以使驾驶员和乘客更加方便地操作车辆，获得更好的驾驶和乘坐体验。
例如语音识别、手势控制等技术，可以为驾驶员提供更方便和安全的驾驶交互方式。
二、嵌入式系统在车辆智能驾驶中的发展趋势随着汽车智能化的加速发展，嵌入式系统也面临着新的发展机遇和挑战。
未来，嵌入式系统在车辆智能驾驶中的应用将展现以下几个趋势：1. 嵌入式系统与人工智能的融合：随着深度学习和人工智能的发展，嵌入式系统也将更好地与人工智能技术相融合，实现车辆自主感知、决策和控制。
嵌入式系统在自动驾驶中的应用研究
嵌入式系统在自动驾驶中的应用研究自动驾驶技术是当前汽车行业的热门话题之一，它正逐渐改变着人们对汽车的认识和使用方式。
作为实现自动驾驶的关键技术之一，嵌入式系统在其中发挥着重要作用。
本文将探讨嵌入式系统在自动驾驶中的应用研究，包括其作用、挑战以及未来发展方向。
嵌入式系统是指通过嵌入在产品中的专用计算系统，以实时处理和控制特定任务。
在自动驾驶中，嵌入式系统扮演着大脑的角色，负责对感知、决策和执行进行实时的处理和控制。
感知是指通过激光雷达、摄像头等传感器获取车辆周围环境的信息，包括道路、障碍物、行人等，嵌入式系统需要对这些信息进行实时处理和分析。
决策是指嵌入式系统基于感知的信息，进行路线规划和交通规则判断，确定最优的驾驶策略。
执行是指控制汽车进行相应的操作，例如转向、刹车、加速等。
嵌入式系统需要对这些操作进行实时控制，确保汽车按照预定的策略进行驾驶。
嵌入式系统在自动驾驶中的应用面临一些挑战。
首先，嵌入式系统需要处理大量的实时数据，包括图像、传感器数据等。
这些数据需要进行高速、高效的处理，以满足自动驾驶的实时性要求。
其次，嵌入式系统需要具备强大的计算能力，以完成复杂的算法运算和决策计算。
同时，嵌入式系统还需要具备高度可靠性和安全性，以确保汽车在各种情况下都可以安全驾驶。
另外，嵌入式系统在自动驾驶中的应用还需要与其他系统进行高效的通信和协同工作，例如与云端服务器交换数据、与其他车辆进行通信等。
这些挑战使得嵌入式系统在自动驾驶中的应用研究变得复杂而具有挑战性。
为了解决上述挑战，未来嵌入式系统在自动驾驶中的应用可能会朝着以下几个方向发展。
首先，嵌入式系统可能会采用更先进的处理器和计算架构，以提升计算能力和实时性能。
例如，人工智能处理器的出现，可以加速深度学习算法的运算速度，从而提高自动驾驶的感知和决策能力。
其次，嵌入式系统可能会采用更高级的传感器技术，以提升感知能力和准确性。
例如，毫米波雷达、红外传感器等新型传感器的应用，可以增强对环境的感知和障碍物检测能力。
嵌入式系统在智能汽车中的应用研究
嵌入式系统在智能汽车中的应用研究一、引言随着科技的进步，智能汽车已经开始逐渐进入人们的视野，成为未来汽车发展趋势。
智能汽车利用现代信息技术，将车辆和驾驶员与网络、传感器和计算机相连接，实现车辆自动化驾驶、能量管理、安全性控制等诸多功能，大大提高了汽车的安全系数、行驶效率和环保能力。
在实现这些功能的过程中，嵌入式系统扮演了至关重要的角色。
二、嵌入式系统的相关知识嵌入式系统是指被嵌入到设备内部，用于控制和监控各种操作的计算机系统。
它通常由处理器、储存器、输入输出接口和软件系统组成。
然而嵌入式系统的最大特点是在硬件资源和软件系统上具有高度的集成度。
因此，基于嵌入式系统的智能汽车技术具有多种优势，包括：1. 体积小、能耗低、可靠性高。
2. 能够支持高速数据传输与处理。
3. 支持并行处理，能够同时执行多个程序，并实现实时处理。
4. 具有高度可定制化和可扩展性能力。
基于以上优势，嵌入式系统被广泛应用于智能汽车领域，承担着许多重要的任务。
三、嵌入式系统在智能汽车中的应用1. 自动化驾驶自动化驾驶是智能汽车的核心部分，也是嵌入式系统的一个重要应用场景。
自动化驾驶是基于雷达、摄像头等感应器获取车辆周围的信息，再基于各种算法完成的车辆自主导航和自动化控制。
在自动化驾驶中，嵌入式系统负责识别交通标志、车辆行驶路径规划、车辆速度控制等任务。
在应对复杂多变的路况时，嵌入式系统对车辆的自主性和智能性发挥着至关重要的作用。
2. 能量管理在智能汽车中，电池是一项重要的能源来源，能否高效地管理电池的使用情况也关系到车辆的续航能力和安全性。
嵌入式系统在智能汽车中的能量管理模块可以实时监控电池的状态，并通过对锂电池、超级电容等能源进行管理，提高电池的使用寿命，提高车辆的经济性。
3. 车载通信智能汽车需要与外部环境进行信息交换。
因此，需要建立车辆内部与外部的通信机制。
嵌入式系统为车载通信提供了一个高效与可靠的运行环境。
通过嵌入式系统，汽车可以连通互联网，实现车辆的实时定位、数据共享以及远程控制等功能。
嵌入式系统的现状及发展前景ppt课件
2.嵌入式微控制器(MCU)
嵌入式微控制器又称单片机 （Intel最早将自己生产的单片机 命名为嵌入式微控制器），就是 将整个计算机系统集成到一块芯 片中。
嵌入式微控制器一般以某一种微处 理器内核为核心，芯片内部集成 ROM/EPROM、RAM、总线、总线逻辑、 定时/计数器、WatchDog、I/O、串行 口 、 脉 宽 调 制 输 出 、 A/D 、 D/A 、 Flash RAM、E2PROM等各种必要功能 和外设。
用标准的VHDL等语言描述，存储在 器件库中。用户只需定义出其整个 应用系统，仿真通过后就可以将设 计图交给半导体工厂制作样品。这 样除个别无法集成的器件以外，整 个嵌入式系统大部分均可集成到一 块或几块芯片中去，应用系统电路 板将变得很简洁，对于减小体积和 功耗、提高可靠性非常有利。
SOC可以分为通用和专用两类。
一、嵌入式系统的含义及分类
含意：用来控制处理外部世界各种中断信号的计 算机系统，主要有：嵌入式微控制器MCU，专 用集成电路ASIC、现场可编程门阵列、数字信 号处理器DSP等。 组成：由硬件和软件两部分组成。
简单的嵌入式系统由微控制器或嵌入式微控制器 及嵌入式软件等组成。
较复杂的嵌入式系统由微处理器、实时操作系统、 嵌入式软件等组成。
嵌入式系统的智能化是推动嵌入式 DSP处理器发展的另一个因素，如： 各种带有智能逻辑的消费类产品， 生物信息识别终端，带有加解密算 法 的 键 盘 ， ADSL 接 入 、 实 时 语 音 压 解系统，虚拟现实显示等。这类智 能化算法一般运算量较大，特别是 向量运算、指针线性寻址等较多， 而这些正是DSP处理器的长处所在。
嵌入式DSP处理器有代表性的是： TI 的 TMS320 系 列 和 Motorola 的 DSP56000系列。
面向汽车电子的嵌入式软件开发应用软件的研究与分析
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目录
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嵌入式软件开发概述
汽车电子系统中的嵌 入式软件开发技术
汽车电子系统中的嵌 入式软件应用实例
汽车电子系统中的嵌入式 软件开发挑战与未来发展
结论
添加章节标题
嵌入式软件开发概 述
嵌入式系统是一种专用的计算机系 统，旨在执行特定的任务或功能
编码实现： 根据设计文 档进行代码 编写
测试验证： 对软件进行 测试和验证， 确保其正确 性和稳定性
部署维护： 将软件部署 到目标平台 上，并进行 后续的维护 和升级
工业控制领域
汽车电子领域
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智能家居领域
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医疗电子领域
嵌入式软件定义：指针对汽车电子系统进行设计、开发、测试、运行和维护的专用软件。 嵌入式软件特点：实时性、可靠性、安全性、可扩展性等。 嵌入式软件应用范围：汽车发动机控制、底盘控制、车身控制、导航系统等。 嵌入式软件开发流程：需求分析、设计、编码、测试、部署等。
嵌入式系统广泛应用于汽车电子、 智能家居、医疗设备等领域
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嵌入式系统通常与实际应用紧密结 合，具有实时性、可靠性和低功耗 等特点
嵌入式软件开发是针对嵌入式系统 的软件开发，涉及到硬件和软件的 协同设计、优化和测试等方面
需求分析： 明确软件的 功能和性能 要求
架构设计： 确定软件的 整体结构和 模块划分
可靠性挑战：硬件故障、 软件崩溃等
未来发展方向：提高安全 性和可靠性的技术手段
嵌入式软件在汽车电子系统中的重要性 嵌入式软件开发过程中的质量保证措施 软件测试的目的、方法及流程 未来发展趋势：自动化测试和持续集成
嵌入式智能车辆操控技术研究与开发
嵌入式智能车辆操控技术研究与开发智能车辆是当今汽车行业发展的热点领域之一，嵌入式智能车辆操控技术作为智能车辆的核心技术之一，更是备受关注。
本文将重点探讨嵌入式智能车辆操控技术的研究与开发。
一、技术背景随着人工智能和物联网技术的不断发展，嵌入式智能车辆操控技术逐渐成为智能交通领域的重要组成部分。
嵌入式智能车辆操控技术通过引入智能传感器、图像识别、机器学习等先进技术，使车辆具备自主感知、决策和执行能力，实现更高级的自动化驾驶。
二、智能车辆操控系统1. 感知系统嵌入式智能车辆操控技术中的感知系统包括车辆周围环境感知和车内环境感知。
车辆周围环境感知依赖于传感器技术，包括激光雷达、摄像头、毫米波雷达等，通过对周围环境进行实时感知、识别和跟踪，获取道路状态、障碍物信息等。
车内环境感知则是通过传感器对车内信息进行感知，如驾驶员状态、车内温度等。
2. 决策系统决策系统是智能车辆操控技术中非常重要的一个部分，它通过分析感知系统获取到的环境信息，结合借鉴的驾驶经验和规则，做出相应的决策。
通过机器学习、深度学习等算法，决策系统可以实现自主的路径规划、避障、制动等功能，确保车辆安全行驶。
3. 执行系统执行系统是智能车辆操控技术的最后一步，它将决策系统做出的决策通过控制执行器（如操控系统、刹车系统等）实现车辆的具体动作。
执行系统需要高速响应，准确控制车辆的加速、转向、制动等动作，并及时根据新的环境信息进行调整。
三、技术挑战与解决方案嵌入式智能车辆操控技术研究与开发面临着诸多挑战，我们需要找到相应的解决方案。
1. 环境复杂性车辆行驶环境的复杂性是智能车辆操控技术研究中一个重要的问题。
面对各种复杂的道路条件、天气状况和动态障碍物等，如何快速准确地感知并做出正确决策是一个不容忽视的难题。
解决方案之一是通过更高分辨率的传感器，如高清摄像头和更灵敏的雷达，提高环境感知的准确性。
此外，融合多传感器数据以及使用机器学习算法提供更精确的环境感知也是解决方案之一。
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汽车嵌入式SoC系统的应用与发展
摘要：介绍了作为泛计算领域重要组成部分的汽车嵌入式系统由低端到高端的发展历程和各个阶段的主要特点,详细论述了嵌入式SoC系统应用于汽车电子方面的新理论、新方法和关键技术,并对汽车嵌入式SoC系统的发展趋势进行了展望。
关键词：泛计算嵌入式系统汽车电子SoC
嵌入式系统是泛计算领域的重要组成部分,是嵌入到对象宿主体系中完成某种特定功能的专用计算机系统[1]。
嵌入式系统有体积小、低功耗、集成度高、子系统间能通信融合的优点。
随着汽车技术的发展以及微处理器技术的不断进步,在汽车电子技术中得到了广泛应用。
目前,从车身控制、底盘控制、发动机管理、主被动安全系统到车载娱乐、信息系统都离不开嵌入式技术的支持。
1 汽车嵌入式系统发展历程
嵌入式系统诞生于微型机时代,经历了漫长的独立发展的单片机道路[2]。
嵌入式系统的核心是嵌入式微处理器。
与嵌入式微处理器的发展类似,汽车嵌入式系统也可以分为三个发展阶段:
第一阶段:SCM(Single Chip Microcomputer)系统。
以4位和低档8位微处理器为核心,将CPU和外围电路集成到一个芯片上,配置了外部并行总线、串行通讯接口、SFR模块和布尔指令系统。
硬件结构和功能相对单一、处理效率低、存储容量小、软件结构也比较简单,不需要嵌入操作系统。
这种底层的汽车SCM系统主要用于任务相对简单、数据处理量小和实时性要求不高的控制场合,如雨刷、车灯系统、仪表盘以及电动门窗等。
第二阶段:MCU(Micro Controller Unit)系统。
以高档的8位和16位处理器为核心,集成了较多外部接口功能单元,如A/D转换、PWM、PCA、Watchdog、高速I/O口等,配置了芯片间的串行总线;软件结构比较复杂,程序数据量有明显增加。
第二代汽车嵌入式系统能够完成简单的实时任务,目前在汽车电控系统中得到了最广泛的应用,如ABS系统、智能安全气囊、主动悬架以及发动机管理系统等。
第三阶段:SoC(System of Chips)系统。
以性能极高的32位甚至64位嵌入式处理器为核心,在对海量离散时间信号要求快速处理的场合使用DSP作为协处理器。
为满足汽车系统不断扩展的嵌入式应用需求,不断提高处理速度,增加存储容量与集成度。
在嵌入式操作系统的支持下具有实时多任务处理能力,同时与网络的耦合更为紧密[3]。
汽车SoC系统是嵌入式技术在汽车电子上的高端应用,满足了现代汽车电控系统功能不断扩展、逻辑渐趋复杂、子系统间通信频率不断提高的要求,代表着汽车电子技术的发展趋势。
汽车嵌入式SoC系统主要应用在混合动力总成、底盘综合控制、汽车定位导航、车辆状态记录与监控等领域。
2 汽车嵌入式SoC系统
2.1 技术特点
汽车嵌入式SoC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)对实时多任务处理有很强的支持能力,中断响应时间1～2μs;
(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;
(5)超低功耗,汽车静态功耗为毫瓦级;
(6)系统硬件抗干扰能力增强,适应高温、潮湿、振动和电磁辐射等各种工作环境;
(7)实时操作系统支持软件多线程结构,增强了系统的软件抗干扰性;
(8)提供强大的网络通信功能,具备IEEE1394、USB 、CAN 、Bluetooth 或IrDA 通信接口,支持相应的通信组网协议软件和物理层驱动软件,提供容错数据传输能力和更大通信带宽。
2.2 系统结构
汽车嵌入式SoC 系统由硬件和软件两大部分组成。
硬件包括嵌入式处理器和外围设备,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。
汽车嵌入式SoC 硬件系统集成度越来越高,一般为模块化结构,如图1(a)所示。
在高性能CPU 核心外通过IP 总线扩展实时时钟模块、SRAM(静态随机存储器)及大容量FLASH,配置CAN 总线与USB 通信模块,无缝集成PWM 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RISC 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、可靠性和网络通信能力大大增强[4]。
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,软件越来越庞大,越来越复杂,使得汽车嵌入式系统需要寻找新的软件解决方案。
图1(b)描述了汽车嵌入式 SoC 系统软件的典型结构。
它采用基于标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CPU 资源,采用基于优先级的事件管理策略,通过API(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。
图1汽车嵌入式SoC 系统结构
2.3 常用的SoC 系统平台
为适应汽车电子系统的发展潮流,各国的半导体和软件制造商纷纷推出相应的嵌入式SoC 产品。
著名的SoC 硬件平台包括:Intel 公司的StrongArm 核心处理器,拥有32位RISC 数据总线、512KB 的FLASH 、256KB 的 SRAM 和16位THUMB 指令集,支持在片调试、三级流水线技术和LCD 控制;Motorola 公司的Dragonball 核心处理器,它是32位 RISC 处理器,拥有16.85MHz 时钟频率和2.7MIPS 的处理速度,无缝集成SRAM 、EPROM 、FLASH 、LCD 控制器和PWM 输出,支持 16位端口DRAM;NEC 公司的VR 核心处理器,它是64位RISC 芯片,拥有300MHz 时钟和603MIPS 的处理速度,集成统一的L2高速缓冲存储器、DRAM 控制器、PCI-X 网桥和10/100MAC 设备。
著名的SoC 软件平台即实时操作系统包
括:QNX公司的QNX、Wind River公司的VxWorks和Integrated System公司的PSOSystem。
它们都是实时、微核、基于优先级、消息传递、抢占式多任务、多用户分布式网络操作系统,拥有模块化结构,内核运行高速稳定,通信能力和扩展裁剪能力很强。
在上述平台中,StrongArm核心处理器和Dragonball核心处理器以及VxWorks操作系统在汽车SoC系统中有着良好的应用前景。
图2 ABS/ASR/ACC集成化系统结构
3 SoC系统的典型应用
汽车嵌入式SoC系统充分适应了汽车的工作环境和技术要求,在汽车电子技术上广泛应用。
其中北京理工大学正在研究的汽车ABS/ASR/ACC集成化控制系统具有代表性。
ABS/ASR/ACC集成化系统是综合了制动防抱死功能(ABS)、驱动防滑功能(ASR)和自适应巡航功能(ACC)的汽车新型主动安全系统,系统结构如图2所示。
其在硬件上充分利用各个子系统的现有元件,轮速传感器、发动机转速传感器、节气门位置传感器、加速踏板传感器和探测雷达组成传感器网络, 共用控制器和执行元件。
在软件上应用信息融合、集中控制技术,通过对制动力矩和发动机输出功率的综合调节实现汽车制动防抱死、驱动防滑和自适应巡航功能。
控制过程充分考虑三个逻辑模块上的相互关系,实现信息融合共享,例如ABS与ASR的车轮滑动率计算可以统一,ACC探测雷达获取的车速信息可以用来修正ABS 参考车速[5]。
系统选用32位SoC硬件平台如Dragon ball核心的MC68EZ328取代原来的16位ABS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。
车载雷达选用法国AutoCruise公司生产的AC10型77GHz毫米波车载雷达,雷达信号的处理采用DSP处理器,并通过CAN总线与ABS/ASR/ACC集成系统控制器进行通信。
CAN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1 Mbps。
采用CAN通信提高了控制系统的实时性[6],并为系统功能扩展和整车传感器信息共享提供了方便。
CAN通信拓扑结构如图3所示。
图3 CAN通信拓扑结构
汽车ABS/ASR/ACC系统软件集成化的难点是:在保证控制实时性的前提下如何进行中断管理和协调各项任务的优先级,因此在该系统中引入嵌入式实时操作系统十分必要。
实时操作系统能合理分配软、硬件资源,实时进行多任务并行处理,为系统进行HAC(坡起辅助系统)与EBD(电子制动力分配系统)等功能扩展提供了条件,同时支持多线程的软件结构,增强了软件抗干扰性。
操作系统选用VxWorks,任务调度采用基于优先级的抢占式策略。
ABS/ASR/ACC集成系统中的任务优先级分配策略如表1所示。
基于操作系统和任务优先级设定,具体的ABS、ASR和ACC控制功能由API调用应用程序实现。
集成系统软件结构如图4所示。
图4 ABS/ASR/ACC集成系统软件结构
中断任务实时任务
任务代码功能模块优先级任务代码功能模块优先级
_ABS ABS决策模块 1 _M_OBD 故障诊断监测模块 6。