汽車電子軟件網(wǎng)絡(luò)化開發(fā)設(shè)計

◆劉 瑩 冷艷香

（長春市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)院 吉林 130012）

汽車電子軟件網(wǎng)絡(luò)化開發(fā)設(shè)計

◆劉 瑩 冷艷香

（長春市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)院 吉林 130012）

隨著經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展，汽車在人們的日常生活中起到了非常重要的作用，汽車中以分布式嵌入式實(shí)時系統(tǒng)為主要形態(tài)的汽車電子控制系統(tǒng)在整車價值中所占的比例越來越高，汽車電子信息技術(shù)已經(jīng)成為衡量一個國家汽車工業(yè)水平的重要標(biāo)志。軟件是汽車電子控制系統(tǒng)的核心，因汽車電子軟件的復(fù)雜性日益攀升，且汽車本身在成本上非常敏感，所以實(shí)時、成本控制等問題變得日益嚴(yán)峻。任務(wù)的周期和總線的訪問配置是系統(tǒng)實(shí)時性、ECU內(nèi)CPU利用率等的關(guān)鍵影響因素?；谏窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)平臺開發(fā)的目的就是為了簡化基于OSEK操作系統(tǒng)應(yīng)用的開發(fā)，提高軟件代碼的質(zhì)量，其具備配置和功能信息的統(tǒng)一、配置信息的早期檢測、自動化構(gòu)建等的優(yōu)勢。

汽車電子；控制系統(tǒng)；神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展，汽車在人們的日常生活中起到了非常重要的作用，人們對汽車的要求也越來越高。嵌入式計算、通信技術(shù)、人工智能等信息技術(shù)在汽車中的廣泛應(yīng)用，為汽車制造技術(shù)帶來了深刻的變革。

汽車中以分布式嵌入式實(shí)時系統(tǒng)為主要形態(tài)的汽車電子控制系統(tǒng)在整車價值中所占的比例越來越高，汽車電子信息技術(shù)已經(jīng)成為衡量一個國家汽車工業(yè)水平的重要標(biāo)志。軟件是汽車電子控制系統(tǒng)的核心，因汽車電子軟件的復(fù)雜性日益攀升，且汽車本身在成本上非常敏感，所以實(shí)時、成本控制等問題變得日益嚴(yán)峻。

1 基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)平臺的汽車電子軟件設(shè)計

1.1 基于平臺的軟件設(shè)計方法介紹

隨著電子工業(yè)的垂直化分解，激烈的市場競爭在上市時間、設(shè)計和制造成本等方面給電子工業(yè)造成了巨大壓力。加上在集成電路實(shí)現(xiàn)的掩模過程中非連續(xù)性工程（Non-recurring Engineering，NRE）成本增加等原因，產(chǎn)生自個人電腦設(shè)計領(lǐng)域的基于平臺的軟件設(shè)計方法[1-2]在汽車電子、航空航天電子和工業(yè)控制電子等電子工業(yè)的設(shè)計中得到了引入和長足發(fā)展。PBD遵循如下兩條重要的設(shè)計原則：

具體來說，PBD中的平臺是指組件庫以及庫中組件的組合規(guī)則。設(shè)計在每個抽象層次上都是一個平臺實(shí)例，即一系列組件元素的有效組合。組件庫中包括完成特定計算任務(wù)的計算組件和完成功能組件間互聯(lián)的通信組件。庫中每個元素都有著各自的性能參數(shù)，并在所支持的功能方面都有著各自的特點(diǎn)。

1.2 基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)平臺的汽車電子軟件設(shè)計

汽車電子軟件系統(tǒng)的定義開始于一系列系統(tǒng)特征的規(guī)約說明，這些規(guī)約說明是對系統(tǒng)所提供功能的高層描述。功能模型正是對上述特征進(jìn)行分解所得到的一組層次化的組件模塊。物理體系結(jié)構(gòu)模型是對汽車網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的描述，包括通信總線、ECU單元和對各種資源的管理策略等。

1.3 映射

功能模型中定義的組件模塊包括多個任務(wù)、消息及相關(guān)的屬性，組件到物理體系結(jié)構(gòu)的映射是基于平臺軟件設(shè)計中的關(guān)鍵問題。任務(wù)和消息到相應(yīng)體系結(jié)構(gòu)模型的映射，以及資源管理策略的選擇使得上述映射在功能和非功能限制方面都能得到驗(yàn)證。

功能模型到物理體系結(jié)構(gòu)模型的映射過程包括：任務(wù)到EC節(jié)點(diǎn)的分配、信號變量到虛擬通信對象（消息）的分配等。任務(wù)的周期、優(yōu)先級等作為任務(wù)的重要屬性，可以依照特定的算法進(jìn)行分配或優(yōu)化。通過上述的任務(wù)和消息分配，功能模塊中的實(shí)體將與相關(guān)的事件執(zhí)行信息建立聯(lián)系，如WCET、WCRT等。

2 模型總體架構(gòu)與設(shè)計

其它的模型建模工具，將任務(wù)、消息、資源等作為工具本身提供的一種建模資源使得模型基于這些資源之上而構(gòu)建，而Simulink更注重功能建模，如邏輯控制算法等。從這個角度看，Simulink與其它的建模工具之間對模型的抽象處在完全不同的級別。因此，對于支持Simulink的代碼生成器而言，必須將Simulink的模型概念恰當(dāng)?shù)挠成涞綄?shí)時操作系統(tǒng)提供的服務(wù)[3]。另外，為了支持OSEK操作系統(tǒng)的建模還需要自己實(shí)現(xiàn)任務(wù)、消息、資源等模型，從而為建模提供基本的模型庫。

本文選擇了第二種方式建模，即一種代碼建模的方式，來表示接口的內(nèi)容。在模型建模的深入討論中闡述了放棄第一種建模的原因。

3 DeltaOSEK嵌入式目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)

目標(biāo)偏好類實(shí)現(xiàn)：

目標(biāo)偏好類提供了一種手段，使得RTW ECoder可以接受外界定制的變量，而嵌入式目標(biāo)文件的主要功能即將這些變量讀取到TLC環(huán)境中。這些變量通常定義在目標(biāo)偏好類中，通常包括嵌入式集成開發(fā)環(huán)境的路徑，編譯器信息等。由于在文件中讀取這些變量信息非常簡單，因此，這里主要介紹目標(biāo)偏好類中定義的變量值，這些值為代碼生成后的處理提供了方便。

4 平臺的集成和測試

4.1 平臺的集成

通過在LambdaTOOL中開發(fā)相應(yīng)的插件，可以將simulink的模型編輯功能集成到LamdbaTOOL環(huán)境中去。支持Simulink組件的插件命名為Com.Coretek.Tools.Ide.Operate matlab，它提供了展現(xiàn)Simulink視圖，操作Matlab引擎和模型操作等功能，分別實(shí)現(xiàn)打開/關(guān)閉Matlab引擎，打開/關(guān)閉/保存mdl文件，打開simulink窗口等功能，以為其它類的實(shí)現(xiàn)提供支持。這些接口的真正實(shí)現(xiàn)在本地的operate.dll文件中，主要利用了Matlab引擎中開放的接口，以及MFC技術(shù)來完成Simulink窗口的截取等。

4.2 平臺的功能測試

集成后的平臺融合了模型建模，代碼自動生成，自動編譯構(gòu)建等功能，根據(jù)平臺中信息處理的先后順序，將功能測試分為模型配置功能測試、DeltaOSEK目標(biāo)功能測試、模型和代碼的一致性測試和自動構(gòu)建功能測試四部分。

5 結(jié)論

本平臺開發(fā)的目的就是為了簡化基于OSEK操作系統(tǒng)應(yīng)用的開發(fā)，提高軟件代碼的質(zhì)量，其具備配置和功能信息的統(tǒng)一、配置信息的早期檢測、自動化構(gòu)建等的優(yōu)勢。雖然為了實(shí)現(xiàn)該平臺做了大量的工作，但是，該平臺的功能還可以增強(qiáng)，主要包括：

（1）驅(qū)動模塊的引進(jìn)；

（2）代碼規(guī)范檢測工具的引進(jìn)；

（3）自動下載功能的實(shí)現(xiàn)。

通過引入以上的功能，該平臺對嵌入式軟件開發(fā)的支持將更加完善，生成的代碼亦可以更加健壯。

[1]謝勇．汽車電子軟件設(shè)計中周期分配和總線訪問配置算法研究[D]，2010．

[2]龍宇．現(xiàn)代汽車電子技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢．機(jī)械管理開發(fā)，2009．

[3]凌純清，徐成，李仁發(fā)等．基于Ptolemy的嵌入式計算系統(tǒng)級建模與仿真．系統(tǒng)仿真學(xué)報，2004．