基于osek-vdx標準的汽車儀表信息系統(tǒng)設計(1)

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1、基于OSEK/VDX標準的汽車儀表信息系統(tǒng)設計(1)摘要介紹了當前在國際汽車工業(yè)界占據(jù)主導地位的汽車電子系統(tǒng)開放式平臺---OSEK/VDX標準，并用于指導設計了一套以16位單片機MC9S12DG128為核心的汽車儀表信息系統(tǒng)。關鍵字OSEK/VDX;RTOS;MC9S12DG128;CAN總線;LIN總線　　隨著現(xiàn)代電子工業(yè)的快速發(fā)展，從傳統(tǒng)的基于機械力工作的機械儀表到基于電測原理的電器式儀表，從模擬電子式儀表到最新的步進電機式全數(shù)字儀表，汽車儀表技術在不斷的進步和提高。文中介紹的汽車儀表信息系統(tǒng)，是第四代汽車儀表。它作為汽車CAN總線

2、上的一個節(jié)點，可以在儀表盤上顯示車速、發(fā)動機轉(zhuǎn)速、里程、冷卻水溫度、蓄電池電壓、燃油液位等數(shù)據(jù)，并具有汽車診斷數(shù)據(jù)接口，讀出保存的數(shù)據(jù)可以分析汽車的運行情況，也可以作為汽車黑匣子使用；軟件設計基于國際流行的OSEK/VDX標準，與汽車的其他部件之間具有通用的網(wǎng)絡接口，便于擴展。1OSEK/VDX標準汽車電子系統(tǒng)在整車中所占的比重逐年增大。從發(fā)動機、變速箱的控制到防抱死、懸掛控制，直至巡航、通訊、在線診斷等，控制內(nèi)容越來越多，控制系統(tǒng)越來越復雜。為了解決汽車中軟件含量增加、在操作系統(tǒng)和通信網(wǎng)絡方面重復開發(fā)、軟件工程師的效率不能滿足高質(zhì)量產(chǎn)品

3、的要求等諸多問題，歐洲汽車行業(yè)在20世紀90年代提出了車內(nèi)多控制單元的開放式分布控制標準OSEK/VDX(OffeneSystemeundderenSchnittstellenfurdieElektronikimKraftfahrzeug/VehicleDistributedeXecutive)。其含義是汽車電子系統(tǒng)的開放平臺和統(tǒng)一接口，主要包括操作系統(tǒng)OS、通信、網(wǎng)絡管理NM和OSEK實現(xiàn)語言OIL等四個標準。這些標準是歐洲汽車行業(yè)先進開發(fā)技術的總結(jié)，提供了將各種先進汽車電子設備有機集合在一起的網(wǎng)絡化嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)規(guī)范。1.1操作系統(tǒng)

4、OS（OperatingSystem）OSEK/VDX操作系統(tǒng)（OS）定義了一個小的、可伸縮的實時操作系統(tǒng)RTOS，對于存儲容量有限和功能專用的嵌入式系統(tǒng)是非常理想的。從運行在8位微處理器上的系統(tǒng)到運行在32位處理器上的系統(tǒng)都可以使用這個OS。操作系統(tǒng)可管理實時任務、強化定時器的功能（報警）、共享資源，使用事件進行任務的同步和管理進程間的通信，OS在OSEK/VDX中的層次模型如圖1所示。OSEK/VDX實時操作系統(tǒng)是整個系統(tǒng)的軟件平臺。傳統(tǒng)控制系統(tǒng)采用前后臺系統(tǒng)，即后臺長期地運行著一個主控程序，前臺是與硬件相關的中斷處理，這種系統(tǒng)在實時

5、性的處理，以及系統(tǒng)的可擴展性方面都有缺陷，對于龐大系統(tǒng)的管理困難很大。OSEK/VDX的操作系統(tǒng)可以對中斷級、系統(tǒng)行為級和任務級3個級別的事件進行處理。其中，中斷級被賦予最高的優(yōu)先級，它是系統(tǒng)與外界交互的直接手段，將影響系統(tǒng)的實時性；系統(tǒng)行為級被放在其次的位置上，這些行為是系統(tǒng)進行實時性控制的實現(xiàn)方法，以應用程序形式存在，并用來完成某種功能的任務級，其優(yōu)先級最低。此外，操作系統(tǒng)還提供了任務管理、調(diào)度、事件管理(如用于任務間通訊的郵箱、消息隊列等)、內(nèi)存資源管理、報警和出錯處理等諸多功能。操作系統(tǒng)使OSEK/VDX的整體管理更加容易，人們更

6、多需要關注的是任務本身而不是操作系統(tǒng)。因為系統(tǒng)對于任務的管理基于優(yōu)先級，一旦任務的優(yōu)先級確定了，則其余的工作完全由操作系統(tǒng)來調(diào)度。圖1OSEKOS在OSEK/VDX中的層次模型1.2通信（munication）OSEK/VDX的通信定義了一個應用程序內(nèi)或者應用程序之間進行任務間或者處理器之間通信的接口和協(xié)議。該協(xié)議提供標準API服務，每個標準都可以獨立操作。通信力求獨立于協(xié)議，并使其在任何環(huán)境下都能靈活運用。為了實現(xiàn)這個目標，OSEK/VDX建立了五層模型（見圖2）。圖2OSEK/VDX通信模型與一起最常用的網(wǎng)絡硬件是控制器局域網(wǎng)（CAN

7、），它已成為工業(yè)標準網(wǎng)絡協(xié)議，應用于汽車和工業(yè)領域。該規(guī)范并不排除其他網(wǎng)絡協(xié)議，如以太網(wǎng)的TCP/IP協(xié)議、點對點協(xié)議或者其他專用協(xié)議，并且在單一的環(huán)境中，多個硬件網(wǎng)絡標準可以混合使用。規(guī)范定義了異步通信模型，應用程序在恢復運行之前不必等待消息，并且當它得不到請求的消息時，也不會被阻塞，消息的內(nèi)容和使用方法與無關。OSEK允許0長度的消息存在。在內(nèi)部通信情況下，交互層IL(InteractionLayer)使消息數(shù)據(jù)立即發(fā)送到接收方；在外部通信情況下，IL將1個或多個消息壓縮成指定的交互層協(xié)議數(shù)據(jù)單元，并把它們傳遞到下層處理。任務間的通信

8、機制可通過調(diào)用Start()，Stop()，SendMessage()和ReceiveMessage()等系統(tǒng)服務函數(shù)進行數(shù)據(jù)交換。1.3網(wǎng)絡管理NM（Netent）OSEK/VDX網(wǎng)絡管理規(guī)