汽车嵌入式系统开发方法。

《汽车嵌入式系统开发方法、体系架构和流程》读书报告论文简介：汽车嵌入式系统开发方法、体系架构和流程作者：魏学哲，戴海峰，孙泽昌作者单位：同济大学新能源汽车工程中心,上海201804;同济大学汽车学院刊名：同济大学学报（自然科学版）英文刊名：JournalofTongjiUniversity(NaturalScience)年，卷(期)：2012,40(7)论文内容：本文专注汽车的嵌入式系统的开发介绍了汽车嵌入式系统的内涵，回顾了汽车嵌入式系统的技术发展历史，分析了未来汽车嵌入式系统发展的特点，并得出以下结论：开发一个高效、可靠的汽车嵌入式系统离不开简明精确的开发方法、完善细致的体系架构和详细合理的开发流程．在此基础上，概括了汽车嵌入式系统开发的技术体系。并具体地从基于模型的开发方法、基于AUTOSAR(automotiveopensystemarchitecture)的体系架构以及基于V模式的开发流程3个方面介绍了该技术体系．这三者分别从对象的描述、对象的层次结构和开发的时间顺序3个不同的方面对嵌入式系统的开发方法做了定义和约束，从而保证了这个开发体系的可靠性和完整性。学习内容：通过这篇论文我主要学习了汽车的嵌入式系统的开发方法、体系架构、开发流程三个方面。开发方法：随着汽车嵌入式系统越来越复杂，系统开发的时间和空间的跨度也相应变大，基于模型的开发方法(model-baseddevdopment，MBD)也得到了越来越广泛的应用．基于模型的软件设计方法是一种以模型为中心的软件设计方法．该方法通过采用特定的建模语言对系统进行建模，抽象出软件系统的关键问题，并描述系统的解决方案；通过采用形式化的工具对系统模型进行验证，以保证系统设计的正确性。基于模型的开发方法在汽车嵌入式系统开发中主要用于四个方面：(1)概念设计与交流。(2)设计信息的文档化与管理。(3)系统分析．(4)系统综合．基于模型的开发方法的优势所在：(1)精确简明的对象描述．(2)文档的管理、分析和综合简单．(3)产品开发周期短。(4)设计成本低。(5)产品质量高。体系架构：随着汽车应用要求的不断提高，软件总量也随之迅速增长。这导致了系统的复杂性和成本的剧增，AUTOSAR就是在这样的背景下诞生的．为了提高软件的管理性、移植性、裁剪性和质量，各大整车厂商和零部件厂商开始着手联合制定软件的标准化接口．AUT0SAR架构系统就是整车厂与零配件厂多年共同努力的成果．AUTOSAR是面向汽车工业的通用嵌入式系统架构，实现标准的接口、高质量的无缝集成、高效的开发以及通过新的模型来管理复杂的系统．AUTOSAR定义一个软件架构以支持汽车电子系统的集成．其体系架构从上至下依次为应用层、运行环境层(runtimeenvironment，RTE)、系统服务层、ECU抽象层和微控制器抽象层以及复杂驱动模块，一般情况下，每一层只能使用下一层的接口，并向上一层提供服务接口．图4为AUTOSAR的体系构架。基于AUTOSAR体系的系统开发过程如图5所示。图中SWC为软件组件(softwarecomponent)；0S为操作系统(operatingsystem)；COM为组件对象模型(componentobjectmodel)．AUTOSAR架构所使用的各类软件构件应该是预先定义好的，而且各个构件之间应该保持相互独立，与硬件也是独立的．因此，在开发支持AUTOSAR架构的系统时，只将所需软件构件按拓扑关系合理连接，再通过AUTOSAR工具将各软件模块映射到各个ECU上，就可实现系统功能．开发流程：由于传统的开发流程低效且成本较高在很大程度上阻碍了嵌入式系统的进一步发展，各个厂商为了提高产品开发的效率，减小产品上市风险，纷纷提出不同的发流程，其中最有效的就是V模式的开发流程．V模式开发流程的特点是无论进行开发、编程或测试总是在同一环境下工作，开发过程的每一步都可以得到验证．使用这一方法最直接的效果就是加速和简化了开发流程。如图7所示。V模式开发流程的具体步骤包括：(1)需求定义与功能设计。(2)快速控制原型(rapidcontrolprototype，RCP)．(3)目标代码生成。(4)硬件在环(hardwareintheloop，HIL)．(5)测试与标定。从功能分析的角度而言，V模式的开发流程可以分为功能分解和功能集成2个部分，V模式的左侧(从功能设计到自动代码生成)表示的是系统功能的分析和分解．V的右侧(从自动代码生成到标定)表示的是系统功能的整合和综合。个人感受;从嵌入式系统引进入汽车行业后给汽车行业的发展带来了新的方向，同时在汽车行业的不断发展过程中也促进了嵌入式系统的发展，从其中总结出的开发方法、体系结构、开发流程是值得各种嵌入式系统开发借鉴的。尤其是在工业的嵌入式系统开发中，由于工业的生产环境与汽车的运行环境相似，二者的嵌入式系统的开发同样涉及了多个领域，并且嵌入式的开发重点都由对单个控制器的实现演变成了对一个分布式网络系统的实现。在工业半自动化自动化的研究中借鉴汽车领域嵌入式系统的发展可以加快其工业自动化的脚步。