基于OSEK标准的嵌入式实时操作系统在汽车电子中的应用

摘要:随着时代的发展,汽车在安全性和智能化等方面的要求越来越高.其结果是汽车在控制技术方面的复杂性大大增加。在这种市场需求下,汽车电子OSEK标准的实时系统越发显示出重要性。本文介绍了OSEK标准体系的由来和该体系中实时操作系统的特点,同时简略分析了此实时系统实现机制。

关键词:OSEK标准;汽车实时系统

中图分类号:TP316 文献标识码:A文章编号:1007-9599 (2010) 07-0000-01

Embedded Real-time Operating System Application in Vehicle Electronics against OSEK Standard

Yu Li

(Hangzhou Synway Information Engineering Co., Ltd.,Hangzhou310053,China)

Abstract:With the time development,safety and intelligence has been increasing needs automobile,the real-time system based on OSEK standard has showed its importance in vehicles control systems.The paper simply introduces the OSEK standard and the features of the systems based on OSEK,and briefly analyzes the real-time systems operational mechanism

Keywords:OSEK standard;Vehicle real-time control system

由于汽车产业的升级,汽车电子由原来简单的车载音响,仪表显示等应用。开始向复杂系统控制转变,比如发动机控制,防抱死系统(ABS),车身控制BCM,动力转向EPS等,对于这些复杂且实时性和安全性高的控制任务,传统的前后台系统模式的弊端越来越呈现,这就需要用实时操作系统来管理这些任务。

一、OSEK标准简介

OSEK标准时指在汽车上的分布控制单元提供一个开放结构的工业标准,是1993年德国汽车工业界联合推出了“汽车电子的开放式系统及接口软件规范”,即OSEK。1994年法国汽车工业界的VDX和OSEK规范合并,从而形成OSEK/VDX规范体系。OSEK标准从对操作系统、软件接口、通信和网络管理等方面对汽车的电子控制软件开发作出了较为全面的定义和规定。

二、OSEK标准嵌入式操作系统工作原理及特点

由清华大学开发的OSEK车用嵌入式实时操作系统在满足OSEK规范的初衷上,对安全和节能方面提出了特殊要求,并同时保证了车用软件的实时性、可移植性和可扩展性。

其特点主要有(一)实时性:由于汽车刹车的防抱死系统、动力设备的安全控制等这些系统即使出现丝毫的差错也会导致危及生命安全的严重后果,因此要求操作系统具有严格的实时性。(二)可移植性:此系统规定了系统运行的各种机制,并制定了标准的应用程序接口,使那些独立代码能轻易地整合起来,增强了应用程序的可移植性。还制定了标准的OIL,用户只需更改OIL配置文件中与硬件相关部分,便可实现不同平台移植。减少了维护和移植难度,降低了应用程序的开发成本(三)可扩展性:为适用于广泛的目标处理器和此平台上的应用程序,此系统具备高度模块化和可灵活配置的特性。

在此操作系统的OSEK标准主要体现在通信、网络管理以及语言实现三个方面:

1.通信

OSEK/VDX的通信COM定义了一个应用程序内或者应用程序之间进行任务间或者处理器之间通信的接口和协议。该协议提供标准API服务,每个标准都可以独立操作。通信力求独立于协议,并使其在任何环境下都能灵活运用。为了实现这个目标,OSEK/VDX建立了五层模型,为应用层、交互层、网络层、数据链路层、物理层。并定义了异步通信模型,应用程序在恢复运行之前不必等待消息,且当它得不到请求的消息时,也不会被阻塞。OSEK COM 允许0长度的消息存在。

2.网络管理

OSEK/VDX网络管理规范定义了监控静态网络中节点的算法,提供了一个控制网络管理组件的应用程序接口API,扩展了网络提供的状态和配置信息。汽车上任意一个节点都能被定义,并能在规定的间隔内获得整个网络的状态信息。OSEK/VDX的NM为网络监控提供了两种机制:一种是通过监控应用的消息进行间接监控;另一种是对于特定的网络管理利用标记机制进行直接监控。

3、实现语言

应用程序的语言描述包含一组OIL对象描述,分别是CPU、OS(操作系统)、APPMODE(应用程序模式)、ISR(中断服务)、RESOURCE(资源)、TASK(任务)、COUNTER(计数器)、EVENT(事件)、ALarm(警报)、COM(通信子系统)、MESSAGE(消息)、IPDU(外部通信)和NM(网络管理)。其中,CPU是其余OIL对象的容器。OIL为它的对象定义了标准类型,每一个对象都可以用一些属性和参数来描述。

三、系统关键实现形式

(一)系统中断实现

清华OSEK系统定义了2种中断服务:1.ISR1。此类中断程序不调用系统API,对任务无影响。2.ISR2。此类中断程序是系统生成调用操作系统的API。

(二)系统消息处理实现

任务之间是通过消息实现通信的,OSEK规范将消息分为可排队和不可排队的。前者是静态长度消息,内部数据被组织成FIFO队列,能被接受服务例程移走;不可排队消息是不断被刷新的消息,不能被服务例程移走。

(三)系统错误处理实现

此系统提供了系统专用的钩子程序,以便在操作系统内部操作时执行用户定义的函数。钩子程序可用于:系统启动;系统关闭;跟踪调试以及现场切换扩展程序;错误处理。

综合所述,从OSEK标准和控制系统特点等方面介绍了嵌入式技术在汽车电子中应用。在今后汽车革新中,嵌入式系统作为汽车智能控制平台,将在其中扮演着关键角色。

参考文献:

[1]刘艳梅.技术在现代汽车上的发展与应用[J].中国科技信息,2006,01

[2]罗克露等译.OSEK/VDX汽车电子嵌入式软件编程技术[J].北京航空航天大学出版社,2004

作者简介:

俞立(1977-),男,浙江杭州,工程师,学士,通讯控制与嵌入式系统应用。

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