汽车嵌入式系统的开发流程(汽车电子技术)

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1、2021/7/291现代汽车电子技术信号与信息处理研究所丁山第7章汽车嵌入式系统的开发流程车载嵌入式系统的开发总是把汽车嵌入式系统划分为子系统，如ECU(硬件和软件)、传感器和执行器(硬件)，然后对各子系统进行测试和确认，进而集成一个完整的电子系统。7.1汽车嵌入式系统的开发流程7.1.1传统的开发流程普通采用的嵌入式系统的开发流程大多是自发的，不成系统的。直到台架实验，控制器才真正与被控对象结合；单元调试阶段，软、硬件的错误往往交织在一起；由于软件采用手工编制的方式，错误的排除比较困难；系统仿真阶段和实施阶段脱离；程序的可读性、可继承性、可移植性不够好

2、。该流程的主要缺点传统的ECU开发过程有以下缺陷；系统设计的错误不易发现；软件与硬件协同调试困难；排除错误花费时间较长；模型实时性差；C程序移植性差。7.1.2V模式开发流程可视化的V模式中，过程步骤和产品如图5-30所示，该过程覆盖了从设计阶段的需求分析、功能设计与实现到组件、集成的测试再到最后的所有工作。V模式各个模块的作用；(1).功能设计(ControlDesign)统一的模型，减少错误可能和缩短开发周期；对系统模型进行快速而可靠验证；减少开发成本；对系统测试，发动机、动力系统的模型能够在后续开发中重复使用。V模式开发过程是如图5-31所示。开发

3、过程为硬件和软件同时进行，最后联合调试，如图5-32所示。(2)功能原型(FunctionPrototyping)对控制原型快速可靠地实时测试以及最优化；原型过程中集成了各种汽车总线；完全利用原型替代控制器；自动执行验证Matlab/Simulink中的模型。(3)自动代码生成(AutomaticProductionCodeGeneration)减少编程时间和手写代码错误；模型与C代码相互协调；统一的编码格式；极少的错误率。(4)ECU仿真测试(ECUTestingwithSimulator)硬件循环仿真测试；更少的原型和测试装置、更低的测试成本；系统全

4、面快速的测试；可靠性高、风险低。(5)虚拟标定(ECUCalibrationwiththeCalibrationsystem)简单直观的操作；利用CAN进行标定和参数检测。传统开发流程和V模式开发流程的特点比较见表5-1.7.2汽车嵌入式系统开发的方法论汽车ECU开发过程的基本特征；汽车嵌入式系统开发强调的是系统级的解决方案；由于系统级的功能往往是在分布式实现；开发流程较长，因此强调团队协同开发。系统级别的开发，强调和对象的结合，带来的技术实现方法有：基于对象建模；基于模型驱动的控制软件开发；快速控制原型(RCP)硬件在环(HIL)的仿真。系统功能的分布

5、式实现带来的技术实现方法有：总线技术的发展；基于总线通信和网络管理的嵌入式操作系统的引入；AUTOSAR的提出。基于团队协作开发带来的技术实现方法有：基于模型的系统开发；代码自动生成；在线标定；在线和离线诊断。汽车嵌入式系统开发方法论上特点主要体现在以下三个方面：①技术规范体系和标准的逐步确定。②开发流程的逐步统一。③开发理念工具化。7.3V模式的一般流程V模式一般流程有以下几部分组成：(1)第一阶段：功能需求定义和控制方案设计.现代方法中采用模型方式，如信号流图的方式(Simulink模型)(2)第二阶段：快速控制原型(RapidControlProt

6、otyping,RCP)，快速实现控制系统的原型、并且包括实际系统中可能包括的各种I/O、软件及硬件中断等实时特性。(3)生产产品代码。将模型转换为产品代码是开发过程中最关键的一步。(4)第四阶段：硬件在环仿真(Hardware-in-the-Loop,HIL)(5)第五阶段：系统集成测试/标定以Matlab结合dSpaceTargetlink工具箱为例来说明上述的具体开发步骤：步骤1：用线性或非线性方程建立控制对象的理论模型；步骤2：用Matlab工具箱设计一原始控制方案。这些工具包括ControlSystemToolbox、NonlinearCont

7、rolToolbox,RobustControlToolbox,OpimizationToolbox.步骤3：用Simulink对控制方案设计进行离线仿真初步确认设计结果。步骤4：在simulink中，从RTI中对I/O参数进行设置。设置实时I/O如图6-2所示。步骤5：自动完成目标DSP系统的实时C代码生成、编译、链接和下载。如图6-3所示。步骤6：用ControlDesk试验工具软件包与实时控制器进行交互操作。如图6-4所示。步骤7：利用Mlib/Mtrace从实时闭环控制系统获得数据，并将该数据回传给建模，实现参数的自动优化过程。上述三个步骤如图6

8、-1所示。步骤8：返回步骤1.通过实时测试，获得反馈信息。以上Matlab结合d