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嵌入式技术与整车网络的实现

? 2011年12月15日 10:19 ? 次阅读

 

  一、引言

  随着市场需求和电子技术的发展,整车电气系统经历着电器化、电子化和网络化三个阶段性发展。嵌入式技术执行专用功能并被内部计算机控制的设备或者系统。嵌入式系统不能使用通用型计算机,而且运行的是固化的软件,用术语表示就是固件(firmware),终端用户很难或者不可能改变固件。尽管绝大多数嵌入式系统是用户针对特定任务而定制的,但它们一般都是由下面几个模块组成的: 一台计算机或者微控制器,字长可能是可怜的4位或者8位、16位、32位甚至是64位。 用以保存固件的ROM(非挥发性只读存储器)。 用以存程序数据的RAM(挥发性的随机访问存储器)。 连接微控制器和开关、按钮、传感器、模数转化器、控制器、LED(发光二极管)和显示器的I/O端口。 一个轻量级的嵌入式操作系统,一般是自行编写的。 专门的单片微控制器是大多数嵌入式系统的核心。通过把若干个关键的系统组成部分集成到单个芯片上,系统设计者就可以得到小而便宜、可以操作较少外围电子设备的计算机。 嵌入式系统的一般模型并不足以定义嵌入式系统本身。例如,某些嵌入式系统常常比标准PC机箱小不了多少。这类设备有: 信息查询以及销售点终端。 某些工业控制系统。游戏控制台(例如基于x86和Windows的Xbox)。

  二、概述

  整车网络是指将多个具有一定独立工作能力的汽车电子系统通过总线实现资源共享和数据通信的分布式实时嵌入系统。由此定义可见,整车网络以总线整合汽车电子系统的形式存在,但本质仍然是由软硬件构成的嵌入式系统。

  

 

  整个开发过程可被分为系统开发和零部件实施两个应用层面,其中贯穿着算法设计、软件工程等基础技术。由于种种原因,自主汽车电子产业存在着重零部件轻系统、重应用轻基础的问题。需要指出的,基础技术涉及的建模、仿真、软件构架等均来源于主流的嵌入式技术体系,并不固定从属于系统开发或零部件实施的具体领域。在系统开发过程中,应用相应的基础技术,结合上游用户需求与下游零部件实施约束,才能完成嵌入式系统的集成设计与验证。

  三、架构开发

  在软件工程中,架构设计的作用在于三方面:1、行业应用架构,行业架构师往往是行业专家,了解行业应用需求,其架构行为主要是将需求进行合理分析布局到应用模型中去,偏向于应用功能布局;2、应用系统技术体系架构,技术架构师往往是技术高手中的高手,掌握各类技术体系结构、掌握应用设计模式,其架构行为考虑软件系统的高效性、复用性、安全性、可维护性、灵活性、跨平台性等;3、规范架构设计是通过多年磨砺或常年苦思顿悟后把某一类架构抽象成一套架构规范,当然也有专门研究规范而培养的规范架构设计者。

  

 

  架构开发容易与总线开发混淆。虽然同属系统层面开发,前者基于而高于后者。在架构设计中,总线仅是最主要的信息交互方式,其特点必须在设计过程中合理运用。

  3.1工程需求捕捉(图2)

  从用户角度,工程需求不同于常见的市场需求:后者主要从市场用户出发,关注的是网络系统的外在使用价值而不是具体的构架、技术和零部件;除此之外,整车寿命周期内还有开发工程师、制造工程师、售后工程师等内部用户的需求。上述诸多用户的需求同时也包含约束,例如法规、标准、成本、质量、工程策略等等。从时间角度上。上述需求在项目周期中不同程度地动态变化。

  工程功能(图3)作为工程需求的基本载体,贯穿着整个开发过程。由于不同整车的需求差异,对工程功能的具体划分不尽相同。一般而言,工程功能被分为用户工程功能和非用户工程功能:前者会被用户直接感受到,例如灯光;后者不会被用户直接感受到,一般是前者的支撑,例如总线唤醒,通常也被称为系统功能。对于每个工程功能的需求,也分为功能性需求和非功能性需求:前者主要定义不同状态下输入输出等外在行为逻辑,通常是可复用在不同车型上。

  

 

  对需求的捕捉中,需求的验证是重要环节之一。上述需求数量浩大甚至相互矛盾,产生的需求风险将严重影响下游的开发。建立系统层面的功能性需求模型,不仅可以解决需求冲突问题,也是对下游功能分配的必要约束。

  

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