面向汽車電子的嵌入式監測系統的研究

摘 要：隨著近幾年來我國汽車工業的飛速發展和不斷普及，汽車已經成為了當前人們生活中最重要的交通工具之一，但交通事故的頻發依然讓汽車成為了危險因素相對較高的交通工具。而在大部分交通事故中，汽車本身性能的原因占據著很大一部分，因此汽車性能檢測技術的研發也成為了汽車工業發展的重要目標之一。當前隨著信息技術的不斷發展，基于嵌入式系統的監測技術為汽車的監測系統提出了新的方案，其能夠在汽車正常行駛時實時監測汽車的運行狀態，在確保汽車能夠安全運行的同時，也能保障駕駛人員的生命安全。

關鍵詞：汽車電子;嵌入式軟件;監測系統

嵌入式軟件的研發和應用是為了滿足現代用戶對降低汽車能耗、提高汽車的安全和舒適的基礎之一，加之當前汽車電子控制軟件的復雜程度不斷提升，對于更加可靠、更加安全、更加高效的嵌入式軟件的研發也變得尤為重要。尤其是當前人們對于汽車性能安全的需求越來越高，對汽車行駛過程中的監測、采樣以及監督的預處理和反映是確保汽車行駛安全的關鍵，因此嵌入式監測系統的開發是確保汽車工業能夠得到穩定進步的關鍵。

1 嵌入式系統的概念

嵌入式系統是軟硬件一體化系統，操作系統以及應用軟件都能夠在計算機硬件中集成，并且具有非常高的自動化以及響應速度快等特點，非常適合處理實時的多個任務，并且能夠有效運用于移動計算設備、網絡設備以及工業控制設備等電子產品中。

嵌入式系統的定義主要有兩種：首先是嵌入式系統以應用為中心，以計算機技術作為基礎，其軟硬件可裁剪，并且適用于對系統功能、可靠性、成本、體積以及功耗相對嚴格的專業計算機系統。

第二種定義是：嵌入式系統是計算機的一種應用模式，基本屬于隱藏在主設備中的微型處理系統，像是微控制器、微處理器以及DSP等等，都屬于嵌入式系統。這類計算機的系統功能強大、反應速度非常快、有著很高的自動化程度，能夠有效實現對其他設備的控制、監視以及管理功能。而且用戶幾乎不知道嵌入式系統的存在，因此通常也不會被用戶所編程，而且該系統有專門的輸入和輸出設備，對用戶的接口也是專用的。

隨著嵌入式系統的普及應用，為了確保嵌入式系統能夠有效運行，嵌入式軟件也得到了飛速的發展，從而成為了軟件行業的新興科技。而嵌入式軟件和嵌入式系統的關系是非常密切的，嵌入式系統一般會由嵌入式微處理器、外圍硬件設備、嵌入式操作系統和用戶應用程序四個部分組成，能夠有效實現對其他設備的監管。而嵌入式軟件則是基于嵌入式系統而設計的，同樣屬于計算機軟件的一種，也是由程序以及文檔組成，可以劃分為系統軟件、應用軟件和支持軟件三個類別，也是嵌入式系統的組成核心。

嵌入式系統具有如下特點：

1.1嵌入對象非常廣泛。隨著微電子技術的飛速發展，當前幾乎所有設備都能利用嵌入式計算機技術來完成一些微處理工作，而隨著科技的發展，嵌入式系統的應用必將更加廣闊。

1.2嵌入形式多樣。雖然嵌入式系統得到了廣泛應用，不過由于各類系統對于嵌入式計算機的性能、功能和規模需求的不同，因此嵌入式系統也演變出了各種各樣的形式，像是單片式、單板式、計算機系統式，都能為各類系統提供更多的便利。

1.3接口多樣性。由于嵌入式系統的形式非常多樣，因此在面對不同設備的系統時也會采用各式各樣的輸入以及輸出接口，以滿足各行各業的需求。

1.4性能實時性。在嵌入式系統接收到相關信號后，必須要在規定的時間內完成相關任務，因此在設計過程中也要考慮到硬件結構、CPU速度、內存訪問速度、總線速度以及中斷機制等問題，以確保嵌入式系統的實時性。

根據如上特點，嵌入式汽車監測系統的研發是非常有優勢的，其不僅能夠對汽車性能進行實時監測，還能夠做到強大的兼容、有效的反映以及預處理，以保障汽車行車的安全。

2 汽車電子嵌入式嵌入式監測系統的設計

汽車電子嵌入式監測系統是建立車載嵌入式計算機系統之上的，其具有很強的實時性、可靠性以及可伸縮性。其中該系統的實時性主要變形在對于各類數據的實時采集和處理時間，由于系統數據的采集會被分成各個種類，而每種信號所采集的數據處理都會設立好不同的時間限制，以確保信息能夠在規定的時間限制內處理完畢，若無法在規定時間內完成處理則會被認定為無效處理，系統也會發出相應的警報，以警告駕駛員采取相應的防護措施。存儲器則能夠對車輛行駛過程中的各種數據參數進行記錄，類似于汽車系統的黑匣子，對車輛事故分析、車輛行駛狀況分析都能夠提供非常有力的數據依據。

在整體的功能上，該監測系統可以分為數據采集、數據處理以及信息輸出和執行三個主要模塊。其中數據采集模塊包含著傳感器、激光和微博雷達、超聲波、紅外線以及各種攝像機組成，可以對汽車本身和周邊環境進行實時監測，可以稱之為整個監測系統的“眼鏡”。

而數據處理模塊則包括了各種規格的車載計算機，這類計算機基本都屬于嵌入式系統，并且具有很強的實時性和可靠性。數據處理模塊是連接數據采集模塊以及信息輸出和執行模塊的橋梁，可以稱之為整個監測系統的“頭腦”以及“心臟”。

信息輸出以及執行模塊包括了各類信息的顯示、警告、信息存儲等技術系統，并且能夠將數據處理模塊所處理的結果告知駕駛人員，可以稱之為整個監測系統的“嘴”。

監測系統根據監測內容性質的不同也可以分成不同的模塊，一輛汽車主要由發動機、地盤、車身和電氣設備而組成。其中發動機主要讓燃料燃燒從而發動車身，當前大部分其次都會采用復合活塞式內燃機，因此針對發動機的檢測模塊是確保發動機安全運行的關鍵。

而底盤則能夠接受到發動機的動力，讓汽車展開驅動，同時還能確保駕駛員能夠正常操控。底盤則包括了傳動系統、行駛系統、轉向系統以及制動設備，而地盤監測系統能夠對汽車的行駛狀況進行有效監測，并且將異常行駛情況第一時間傳輸給駕駛人員，確保汽車的行駛安全。

車身則是駕駛員駕駛以及裝載乘客和貨物的地方，其主要以舒適性和便捷性為主，因此車身監測系統能夠對車身內外的異常狀況進行監測，以確保車身的穩定性和舒適性。

電氣設備則包括了汽車的電源組、發動機啟動系統、點火系統、照明系統和信號裝置等等，對汽車的安全行駛、信號輸出、安全啟動等都非常重要。而電氣設備監測系統能夠充分監測相關設備的完好性，以確保行車安全。

這四個大的監測模塊會根據各個部分分成不同的子模塊，以確保監測系統的全面型和精確性，讓汽車在運行過程中能夠更加安全。

在監測系統的運行過程中，數據的采集是非常重要的工作，這是確保監測系統能夠精確對汽車運行狀況展開反映的關鍵，其中數據采集方法主要有以下幾種：首先是程序輪詢式采集，也就是系統根據設置完備的時間間隔，對所需的設備進行信息采集，進而展開信息處理，一般這類信號源的設備有著更高的優先級，因此需要系統進行第一時間處理，像是安全系統等等，以確保設備能夠正常運行。

其次是信號中斷式采集，主要是指信號源設備異常后產生中斷信號，并且根據系統需求進行處理，其優先級較低，例如車內照明等等。

用戶查詢采集，主要是在用戶利用控制面板進行請求時才執行采集工作，像是空調等車載電器設備。

結語

總的來說，車載嵌入式監測系統是維護車輛行駛安全的關鍵，因此在研究過程中，應當不斷提高監測系統的安全性、全面性和智能型，確保監測系統能夠更有效地為車輛安全作出貢獻。

參考文獻：

[1].趙鴻志. 面向汽車電子的嵌入式監測系統的研究[D].電子科技大學，2006.

[2].王小康. 面向客用汽車電器領域的嵌入式組件研究與開發[D].電子科技大學，2006.

作者簡介：

張丙酉（1993-11-），男，漢，籍貫：天津市西青區西青道，學歷： 研究生，研究方向：汽車電子 嵌入式軟件開發。