嵌入式系統(tǒng)在汽車電子領(lǐng)域的技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)

1、姓名:尚文明學(xué)號(hào)：202221020224嵌入式系統(tǒng)在汽車電子領(lǐng)域的技術(shù)現(xiàn)狀和進(jìn)展趨勢(shì)本錢、體積、功耗等有嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。它一般由微處理器、外圍硬件設(shè)備、操作系統(tǒng)及應(yīng)用程序等四個(gè)局部組成，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)其它設(shè)備的把握、監(jiān)視或治理等功能。嵌入式系統(tǒng)作為一個(gè)熱門領(lǐng)域，涵蓋了微電子技術(shù)、把握技術(shù)、通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟件和硬件等多項(xiàng)技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用。一：目前嵌入式在我國汽車電子上的應(yīng)用工業(yè)把握、儀器儀表、智能IC2400199720202235%19%20%之間。2022122022 費(fèi)市場。到 2022 年，中國外鄉(xiāng)汽車產(chǎn)量將到達(dá) 2022 萬輛左右，其中兩成產(chǎn)品將進(jìn)入國際市場。的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。二：

2、 汽車嵌入式 soc眾所周知嵌入式系統(tǒng)有體積小、低功耗、集成度高、子系統(tǒng)間能通信融合的優(yōu)點(diǎn)，這就打算了它格外適合應(yīng)用于汽車工業(yè)領(lǐng)域，另外隨著汽車技術(shù)的進(jìn)展以及微處理器技術(shù)的不斷進(jìn)步,就使得嵌入式系統(tǒng)在汽車電子技術(shù)中得到了廣泛應(yīng)用。目前,從車身把握、底盤把握、發(fā)動(dòng)機(jī)治理、主被動(dòng)安全系統(tǒng)到車載消遣、信息系統(tǒng)都離不開嵌入式技術(shù)的支持。SoC的產(chǎn)物，大大提高了汽車電子系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性、牢靠性和智能化程度。除了具備一般嵌入式系統(tǒng)的共有特性之外，它還具有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：對(duì)實(shí)時(shí)多任務(wù)治理有很強(qiáng)的支持力量，中斷響應(yīng)時(shí)間 12s;具有很強(qiáng)的存儲(chǔ)區(qū)保護(hù)功能；在嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的支持下能合理進(jìn)展任務(wù)調(diào)度，充分利用系統(tǒng)資

3、源；硬件構(gòu)造和軟件功能都有很強(qiáng)的擴(kuò)展力量，系統(tǒng)集成度大大提高，降低了本錢；超低功耗，汽車靜態(tài)功耗為豪瓦級(jí)；系統(tǒng)硬件抗干擾力量增加，適應(yīng)高溫、潮濕、振動(dòng)和電磁輻射等各種工作環(huán)境；擾性；IEEE1394USBCANBluetoothIrDA支持相應(yīng)的通信組網(wǎng)協(xié)議軟件和物理層驅(qū)動(dòng)軟件，供給容錯(cuò)數(shù)據(jù)傳輸力量和更大通信帶寬。三：汽車嵌入式的系統(tǒng)構(gòu)造件包括應(yīng)用軟件和操作系統(tǒng)。軟件通過數(shù)據(jù)構(gòu)造、算法和通訊協(xié)議實(shí)現(xiàn)汽車電子把握策略，硬件則為軟件供給了運(yùn)行平臺(tái)，執(zhí)行具體把握。SoC1(a)所示。在高性能CPUIPSRAM靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器及大容量FLASH，配置CAN 總線與 USB 通信模塊，無縫集成PWMA/D

4、 轉(zhuǎn)換接口與統(tǒng)一的高速緩沖存儲(chǔ)器，支持RISC網(wǎng)絡(luò)通信力量大大增加?，F(xiàn)代汽車電子系統(tǒng)從單一把握漸漸進(jìn)展到多變量多任務(wù)協(xié)調(diào)把握，軟件越來越浩大，越來越簡單，使得嵌入式系統(tǒng)需要查找的軟件解決方案。圖1(b)SoC的典型構(gòu)造。它承受基于標(biāo)準(zhǔn)化接口和通訊協(xié)議的模塊化軟件設(shè)計(jì)，系統(tǒng)內(nèi)部通訊由交互層直接完成，保障應(yīng)用程序間的信息傳送。網(wǎng)絡(luò)層擁有數(shù)據(jù)流處理力量，是不同系統(tǒng)層面間信息交換的中間接口，能最大程度地整合系統(tǒng)資源。嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)摒棄了傳統(tǒng)操作系統(tǒng)的前后臺(tái)模式，使用總線驅(qū)動(dòng)層和硬件抽象層治理 I/O 端口，合理安排 CPU 資源，承受基于API應(yīng)用程序接口調(diào)用應(yīng)用程序，依據(jù)郵箱、消息隊(duì)列和信號(hào)量機(jī)

5、制綜合治理中斷、系統(tǒng)行為和任務(wù)。四：常用的 soc 系統(tǒng)平臺(tái)SoC32RISC512KBFLASH、 256KBSRAM16THUMB2.7MIPSSRAM、EPROM、FLASH、LCDPWM 16DRAM；NECVR64RISC300MHz603MIPSL2DRAMPCI-X 網(wǎng)橋和 10/100MAC SoC“QNXQNXWindRiverVxworks Integrated SystemPSOSystem。它們都是實(shí)時(shí)、微核、基于優(yōu)先級(jí)、消息傳遞、搶占式多任務(wù)、多用戶分布式網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，擁有模塊化構(gòu)造，內(nèi)核運(yùn)行高速穩(wěn)定，通信力量和擴(kuò)展裁剪力量很強(qiáng)。SoC五：soc 系統(tǒng)的典型應(yīng)用SoC

6、 系統(tǒng)充分適應(yīng)了汽車的工作環(huán)境和技術(shù)要求，在汽車電子技術(shù)上廣泛ABS/ASR/ACC 訂成化把握系統(tǒng)具有代表性。應(yīng)巡航功能ACC2 所示。其在硬件上充分利用各個(gè)子系統(tǒng)的現(xiàn)有元件，輪速傳感器、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器、節(jié)氣門位置傳感器、加速踏板傳感器和探測(cè)雷達(dá)組成傳感器網(wǎng)絡(luò)，共用把握器和執(zhí)行元件。在軟件上應(yīng)用信息融合、集中把握技術(shù)，通過對(duì)制動(dòng)力矩和發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率的綜合調(diào)整實(shí)現(xiàn)汽車制動(dòng)防抱死、驅(qū)動(dòng)防滑和自ABS ABS 參考車速。32位SoC硬件平臺(tái)如Dragon ball核心的MC68E32816位ABS把握器，AutoCruise 公司生產(chǎn)的 AC110 型 77GHz 毫米波車載協(xié)達(dá)，雷達(dá)信號(hào)的處理

7、承受DSP 處理器，并通過 CAN 總線與 ABS/ASR/ACC 集成系統(tǒng)把握器進(jìn)展通信。CAN 總線傳輸具有數(shù)據(jù)差動(dòng)收發(fā)、容錯(cuò)和非MbpsCAN通信提高了把握系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，并為系統(tǒng)功能擴(kuò)展和整車傳感器信息共享供給了便利。CAN 3 所示。汽車 ABS/ASR/ACC 系統(tǒng)軟件集成化的難點(diǎn)是：在保證把握實(shí)時(shí)性的前提下如何進(jìn)展中斷治理等功能擴(kuò)展供給了條件，同時(shí)支持多線程的軟件構(gòu)造，增加了VxWorks，任務(wù)調(diào)度承受基于優(yōu)先級(jí)的搶占式策略?；诓僮鰽BS、ASR ACC 把握功能由API調(diào)用應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)。 維護(hù)性和可擴(kuò)展性。六：汽車 SoC 系統(tǒng)的進(jìn)展趨勢(shì)SoC汽車嵌入式SoCFPGA/CPLD

8、(在線可編程門陣列)方向進(jìn)展,系統(tǒng)由分布式可編程互連規(guī)律單元構(gòu)成,單元之間可以交換信息,大量運(yùn)算由硬件直接完成,體系構(gòu)造更加機(jī)敏,集成度更高;在系統(tǒng)開發(fā)上遵循通用的汽車電子系統(tǒng)開放平臺(tái)和統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。為了提高軟硬件通用性,加快開發(fā)速度,降低本錢,SoC 系統(tǒng)迫切需要構(gòu)建統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)與開發(fā)平臺(tái),歐洲公布的基OSEK/VDXMODISTARC隨著汽車局域網(wǎng)技術(shù)和智能交通技術(shù)的進(jìn)展,嵌入式SoCCD網(wǎng)絡(luò)為根底的整車分布式把握系統(tǒng)和以無線通信為根底的遠(yuǎn)程高頻網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng);嵌入式 SoC 系統(tǒng)的應(yīng)用范圍將逐步從高檔車和進(jìn)口車擴(kuò)展到低檔車和國產(chǎn)車。汽車嵌入式系統(tǒng)近年來進(jìn)展格外快速,隨著后 PC 時(shí)代的降臨,基于網(wǎng)絡(luò)通信和實(shí)時(shí)多任SoC32開發(fā)快捷及本錢低廉的特點(diǎn),在汽車電子把握和車載網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)方面有著廣泛的應(yīng)用,是將來汽車電子的最正確解決方案。明顯，汽車電子把握系統(tǒng)功能持續(xù)擴(kuò)展、規(guī)律漸趨簡單、子系統(tǒng)間通信日趨頻繁、與外界互聯(lián)互通成為汽車電子技術(shù)的進(jìn)展主流。嵌入式系統(tǒng)在汽車把握系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)、安全系統(tǒng)以及消遣系統(tǒng)中均可得到有效應(yīng)用，可以滿足其強(qiáng)實(shí)時(shí)性、高牢靠性、可維護(hù)性等用等進(jìn)展趨勢(shì)。嵌入式根底軟件作為汽車電子的核心技術(shù)，極具根底地位和戰(zhàn)略意義。本文所爭辯的嵌入式系統(tǒng)在汽車電子方面的應(yīng)用只是嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用