新能源汽車/電動汽車:整車控制器的軟體開發設計-嵌入式開發

隨著技術的發展,汽車的電子系統變得越來越複雜,而軟件作為控制器的靈魂,對整車的功能和特性起著越來越大的作用。另一方面,隨著競爭的加劇,留給軟件開發的時間卻越來越短。如何在有限的時間內保質保量地完成控制器軟件的開發,顯得尤為重要。


車用控制器軟件的開發屬於嵌入式開發,嵌入式軟件架構從簡單到複雜可分為中斷驅動系統、實時多任務系統和多處理器系統。

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中斷驅動系統

中斷驅動系統又稱為前後臺系統,其中應用程序部分是一個無限循環,循環中調用相應的函數完成特定任務,這部分就是後臺系統;中斷服務程序處理異步事件,這部分就是前臺系統。時間相關性很強的關鍵操作一定是靠中斷服務來保證的。

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例如,在輸入時,當設備控制器收到CPU發來的讀命令後,便去控制相應的輸入設備讀數據。一旦數據進入數據寄存器,控制器便通過控制線向CPU發送一箇中斷信號,由CPU檢查輸入過程中是否出錯,若無錯,便向控制器發送取走數據的信號,然後再通過控制器及數據線,將數據寫入內存指定單元中。

但是,因為中斷服務提供的信息一定是要等到後臺程序走到該處理這個信息這一步時才能得到處理,前後臺系統在處理信息的及時性上可能並不理想。這樣,實時多任務系統應運而生。

實時多任務系統

在實時多任務系統中,實時操作系統(Real Time Operating System,RTOS)扮演了重要的角色,通過引入任務優先級及搶佔等關鍵概念,系統的實時性能得到強有力的保證。

RTOS最關鍵的部分是實時多任務內核,它的基本功能包括任務管理、定時器管理、存儲器管理、資源管理、事件管理、系統管理、消息管理、隊列管理、旗語管理等。這些管理功能是通過內核服務函數形式交給用戶調用的,也就是RTOS的API。

RTOS的引入,解決了嵌入式軟件開發標準化的難題。

但實時多任務系統還沒有實現真正的並行運算,只有當硬件上是多個CPU並行處理時,真正的並行運算才成為可能。

多處理器系統

隨著軟硬件技術的飛速發展,多處理器系統也發揮著越來越重要的作用。多處理器系統(Multiprocessor Systems)是指包含兩臺或多臺功能相近的處理器,處理器之間彼此可以交換數據,所有處理器共享內存,I/O設備,控制器,及外部設備,整個硬件系統由統一的操作系統控制,在處理器和程序之間實現作業、任務、程序、數組極其元素各級的全面並行。

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