汽車嵌入式系統(tǒng)的OSEK/VDX平臺實現(xiàn)

　　0 引言

　　嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心，以計算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，適用于對功能、可靠性、成本、體積、功耗、實時性等有嚴(yán)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(yīng)用于汽車工業(yè)領(lǐng)域。

隨著汽車技術(shù)的發(fā)展及微處理器技術(shù)的不斷進(jìn)步，嵌入式系統(tǒng)在汽車電子技術(shù)中得到了廣泛應(yīng)用。滿足了現(xiàn)代汽車電控系統(tǒng)功能不斷擴(kuò)展、邏輯漸趨復(fù)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(shù)的發(fā)展趨勢?；诖司C述了汽車嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)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(shù)和實現(xiàn)方法。

　　1 汽車嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)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(wǎng)絡(luò)通信和實時多任務(wù)并行處理的嵌入式高端應(yīng)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(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)方面有著一定的應(yīng)用。

　　在嵌入式技術(shù)的推動下，汽車電子向網(wǎng)絡(luò)化、智能化、舒適化等高端應(yīng)用發(fā)展日漸成熟，汽車電子控制系統(tǒng)功能持續(xù)擴(kuò)展、邏輯漸趨復(fù)雜、子系統(tǒng)間通信日趨頻繁、與外界互聯(lián)互通成為汽車電子技術(shù)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(dǎo)航系統(tǒng)、安全系統(tǒng)以及娛樂系統(tǒng)中均得到有效應(yīng)用，滿足了汽車電子強(qiáng)實時性、高可靠性、可維護(hù)性等需求，為整車及零部件開發(fā)提供統(tǒng)一的架構(gòu)，充分體現(xiàn)了其構(gòu)件化、標(biāo)準(zhǔn)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(wǎng)技術(shù)和智能交通技術(shù)的發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)將會形成以C級或D級網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的整車分布式控制系統(tǒng)和以無線通信為基礎(chǔ)的遠(yuǎn)程高頻網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)，其應(yīng)用范圍將逐步從高檔車和進(jìn)口車擴(kuò)展到低檔車和國產(chǎn)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(gòu)成。

　　單元之間可以交換信息，大量運(yùn)算由硬件直接完成，體系結(jié)構(gòu)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(biāo)準(zhǔn)。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(gòu)建統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。

　　2 汽車嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)平臺-OSEK/VDX

　　2.1 OSEK/VDX簡介

　　嵌入式操作系統(tǒng)是支持嵌入式應(yīng)用的操作系統(tǒng)，它是一種系統(tǒng)軟件。OSEK(Open Systems and the Corresponding Interfaces for Au-tomotive Electronics)是針對汽車電子控制的操作系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，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(biāo)準(zhǔn)”。OSEK /VDX規(guī)范從實時操作系統(tǒng)(Real-Time Operating System，RTOS)、軟件接口、通訊和網(wǎng)絡(luò)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(OSEK Operating System，OSEK OS)，OS-EK/VDX通訊規(guī)范(OSEK Communication，OSEK COM)，OS-EK/VDX網(wǎng)絡(luò)管理規(guī)范(OSEK Network Management，OSEKNM)，OSEK/VDX實現(xiàn)語言規(guī)范(OSEK Imple-mentation Language，OSEK OIL)，OSEK/ORTI規(guī)范(OSEK Run Time Interface)，OSEK-Time規(guī)范(OSEK/VDX Time-Triggered Operating System)，OSEK FTCom規(guī)范(OSEK/VDX Fault-Tolerant Communication)規(guī)范。使用基于OSEK/VDX規(guī)范的嵌入式應(yīng)用架構(gòu)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(chǎn)品代碼的復(fù)用率、降低開發(fā)成本、縮短產(chǎn)品開發(fā)周期。

　　2.2 OSEK/VDX的任務(wù)管理

　　OSEK/VDX將任務(wù)分為基本任務(wù)和擴(kuò)展任務(wù)。基本任務(wù)具有3種狀態(tài)：運(yùn)行狀態(tài)、就緒狀態(tài)、掛起狀態(tài);擴(kuò)展任務(wù)比基本任務(wù)增加一個等待狀態(tài)。基本任務(wù)只在開始和結(jié)束時才有同步點。擴(kuò)展任務(wù)運(yùn)行時可能進(jìn)入等待狀態(tài)，因此不僅在開始和結(jié)束有同步點，而且運(yùn)行過程中可能有多個同步點。圖2所示的是擴(kuò)展任務(wù)與基本任務(wù)的狀態(tài)轉(zhuǎn)化圖。

　　2.3 OSEK實現(xiàn)語言規(guī)范

　　為了達(dá)到軟件可移植的目標(biāo)，OSEK OIL規(guī)范(OSEK Implementation Language Specification)定義了一種配置和使用OSEK應(yīng)用的方法。圖3表示了一個遵守OSEK規(guī)范的應(yīng)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(chǎn)生。

OIL提供一種在特定CPU中配置OSEK應(yīng)用的機(jī)制。每個CPU對應(yīng)一個OIL描述。所有的OSEK系統(tǒng)對象用OIL對象來描述。OSEK應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)屬性。每個OSEK應(yīng)用可以定義附加的特殊執(zhí)行屬性和引用。每個OSEK應(yīng)用可以限制每個屬性的取值范圍。