基于OSEK標準的嵌入式實時操作系統(tǒng)在汽車電子中的應用

1、基于OSEK標準的嵌入式實時操作系統(tǒng)在汽車電子中的應用論文關鍵詞：SEK嵌入式實時操作體統(tǒng)RX850汽車電子論文摘要：實時操作系統(tǒng)(RTS)是復雜控制系統(tǒng)中必不可少的一局部，它能按照任務的優(yōu)先級實現(xiàn)多任務調度，通過信號量、事件標志來實現(xiàn)任務的同步，消息隊列和郵箱機制來實現(xiàn)任務之間的通訊，中斷機制來實現(xiàn)突發(fā)事件的管理。較傳統(tǒng)的前后臺系統(tǒng)，它具有更高的實時性、穩(wěn)定性。介紹了當前在國際汽車工業(yè)界日益占據主導地位的汽車電子開放式平臺系統(tǒng)(SEK/VDX)標準。介紹了NE汽車電子專用實時操作系統(tǒng)RX850,列舉了其他RTS并分析了其優(yōu)缺點，建立了基于RX850的RTS軟件開發(fā)平臺，實現(xiàn)了汽車發(fā)動機控制模

2、塊任務的調度，并對RTS的多任務進展了軟仿，這對于復雜軟件系統(tǒng)開發(fā)是非常有實際意義的。引言隨著國內汽車電子產業(yè)的不斷晉級和研發(fā)投入不斷加大，國內消費的汽車電子簡單的EU已經越來越普及，例如車載音響，儀表，車身控制B，動力轉向EPS等等。越來越多的企業(yè)將精力投入到比擬復雜的控制領域，比方發(fā)動機控制，防抱死系統(tǒng)(ABS)等，對于這些邏輯復雜、實時性和平安性高的控制任務，傳統(tǒng)的前后臺系統(tǒng)形式非實時處理的弊端越來越呈現(xiàn)，這就勢必需要用到實時操作系統(tǒng)來管理這些任務。SEK標準是1993年德國汽車工業(yè)界結合推出了“汽車電子的開放式系統(tǒng)及接口軟件標準，即SEK(pensysteandtherrespndin

3、ginterfaesfrauttiveeletrnis)。1994年法國汽車工業(yè)界的相似標準VDX(vehiledistributedexeutive)和SEK標準合并，從而形成SEK/VDX標準體系。當前SEK標準已經成為汽車電子軟件開發(fā)領域中的通用標準，旨在增強軟件代碼平安性、移植性，減少軟件開發(fā)周期。目前，市場上通用的開源RTS有很多，比方/S-，F(xiàn)reeRTS，Linux-2.6等，但是這些核多半是用于通用領域或者平安性要求不太高的領域，假如將這些移植到汽車電子動力平安控制領域，是不太合時宜的；而且，這些核本身不是基于SEK標準，假如引入SEK標準，無疑加大了內核移植的難度。NE電子的

4、實時操作系統(tǒng)RX850是一款基于SEK標準的汽車級專用RTS，其內核的實時性已經得到第三方的專業(yè)測試。它已經被移植到了NE芯片的集成開發(fā)環(huán)境PPlus和GreenHills，客戶只需要在IDE(IntegratedDevelpEnvirnent)中編寫腳本文件來配置RTS即可通過編譯，使得客戶從底層驅動編寫到RTS任務調度輕松實現(xiàn)“無縫結合，大大縮短了RTS移植的開發(fā)周期。本文建立了基于NE電子32位車身專用芯片V850/Fx3的軟件平臺，并介紹了如何實現(xiàn)RX850操作系統(tǒng)的配置，以發(fā)動機控制模塊為控制模型來實現(xiàn)多任務的實時調度，最后通過軟仿工具來分析該內核的效率和任務調度的實時性。1系統(tǒng)平臺

5、介紹本系統(tǒng)采用NE電子的32位車身專用芯片V850/Fx3系列，V850是NE電子的32位微處理器核，5級流水線控制，內部32個32位存放器，乘法/除法指令，數(shù)據空間支持最大4GB線性尋址才能，代碼空間支持64線性尋址才能，內部1B的deflash,60KB的RA空間，32KB的dataflash用作EEPR模擬。基于SEK標準的RX850實時操作系統(tǒng)符合以下標準：操作系統(tǒng)標準(SEKS)、通信標準(SEK)、網絡管理標準(SEKN)和SEK實現(xiàn)語言(SEKIL)。其中SEKS是針對汽車應用特點而專門制定的一個小型RTS標準，著重以下幾個方面：(1)可移植性，所有API都是標準化的并且在功能上

6、都有明確的定義；(2)可擴展性，SEKS旨在通用于任何類型的EU，因此一方面系統(tǒng)要高度的模塊化，另一方面又要能進展靈敏的配置；(3)汽車應用的特定需求，諸如可靠性、實用性和代價敏感性等。相應的，SEKS靜態(tài)配置可以通過S2EKIL語言實現(xiàn)，用戶在系統(tǒng)生成時靜態(tài)制定任務的個數(shù)、需要的資源和系統(tǒng)效勞。SEK為通信網絡中的數(shù)據交換提供了標準的接口和協(xié)議。SEKN為監(jiān)視網絡的流量提供了一組標準的功能函數(shù)，以保證網絡的平安性和可靠性。2RX850內核配置由于RX850已經被嵌入到IDE，因此用戶直接編寫內核腳本文件即可，下面介紹如何來配置內核。1系統(tǒng)時鐘設置lkhdrINTT0EQ0/選定Tier為時間

7、片中斷源2堆棧設置RX850的堆棧分為系統(tǒng)堆棧和任務堆棧，PL0功能:系統(tǒng)根本表信息、準備隊列、每個管理塊、任務堆棧、中斷句柄堆棧系統(tǒng)堆棧、可變長度內存、不變長度內存。PL1功能:任務堆棧、中斷句柄堆棧系統(tǒng)堆棧、可變長度內存、不變長度內存。PL0和PL1都可以作為任務堆棧，即使沒有PL1也可以。配置如下：intstk0 x400:pl0/系統(tǒng)堆棧大小為0 x400tskTSK1_TSK10 x050:pl10 x06TTS_DT0 x00Ei/TSK_ID_1s任務堆棧大小0 x503允許最大優(yōu)先級任務數(shù)axpri0 x1f/允許最大優(yōu)先級任務數(shù)為0 x1f4.信號量設置seSe_Task10

8、 x00/設置了信號量Se_Task1為0seSe_Task20 x00/設置了信號量Se_Task2為05事件標志設置flgflg_Task1/設置了事件標志flg_Task1flgflg_Task2/設置了事件標志flg_Task25郵箱設置bxID_Task1TA_PRI/設置Task1的郵箱bxID_Task2TA_PRI/設置Task2的郵箱6中斷設置RX850的中斷分為直接中斷和間接中斷兩種，直接中斷不受RX850制約的中斷句柄，理論上接近硬件中斷的速度，其缺點是需要用戶自己寫中斷處理句柄，包括：(1).存放器壓棧；(2).換向，跳轉到中斷句柄的開場；(3).調用系統(tǒng)命令；(4).

9、返回到調度；間接中斷的中斷句柄在RX850的中斷預處理后才被啟動，優(yōu)點是簡化了句柄處理過程，缺點是由于RX850的預處理降低了速度，其處理過程如下：圖1直接中斷調度圖間接中斷配置如下：inthdrINTAD_AD_Interrupt/AD間接中斷句柄配置inthdrINT1RE_AN_h1RxInt/AN間接中斷句柄配置圖2間接中斷調度圖7固定/可變內存池設置當系統(tǒng)需要交換較大的數(shù)據時，此時任務堆棧是不夠用的，需要開拓一段內存來使用。RX850支持兩種方式的內存配置，固定內存池和可變內存池。固定內存池由用戶自定義內存池的大小，可變內存池根據實際應用系統(tǒng)動態(tài)的定義所需內存大小，配置如下：pfPF

10、_ID_BX0 x08:pl150/固定內存以0 x08字節(jié)為單位排列，大小為50*0 x08;plPL_ID_Task10 x08:pl1/可變內存0 x08字節(jié)為單位排列8系統(tǒng)周期循環(huán)中斷設置yY_INT_TIER_Y_IntTierTY_FF10/系統(tǒng)周期循環(huán)中斷時間為10個時間片以上完成了操作系統(tǒng)的配置，然后通過NE的IDE即可生成操作系統(tǒng)的.s和.h文件，將此兩個文件包含在工程文件中即可。3RX850軟仿及結論通過以上配置，選擇發(fā)動機控制模塊為對象，下面對RX850進展軟仿。NE電子提供專門的軟仿工具AZ，在IDE中翻開AZ，運行程序后可以看到如下：圖3任務調度仿真圖圖4任務對PU的占用率也可以通過RD850來實時檢測各任務的狀態(tài)如下：圖5任務運行狀態(tài)通過上圖可以很方便的看到每個任務的實時調度情況和PU內核的使用效率。目前PU的空閑率為94%，很多任務實際上沒有被調用，用戶可以根據實際情況將更多的功能模塊