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安全實(shí)現(xiàn)汽車電子實(shí)時性能

作者： 時間：2012-11-20 來源：網(wǎng)絡(luò) 收藏
用戶對特性和功能的要求仿佛永不滿足，這迫使汽車制造商在汽車中安裝越來越多的電控裝置（ECU），以至于汽車電子網(wǎng)絡(luò)已復(fù)雜到無以復(fù)加的地步。一些特性純粹是為了提高舒適性或便捷性（如導(dǎo)航、高級音響、自動空調(diào)等系統(tǒng)），而其他系統(tǒng)則是法律強(qiáng)制要求的（如胎壓監(jiān)測、高級氣囊、車輛穩(wěn)定性控制等系統(tǒng)）。為了管理這種與日俱增的復(fù)雜度，汽車電氣架構(gòu)（Boardnetz）被劃分為具體的域，包括：動力系、車身、底盤、安全系統(tǒng)和信息娛樂系統(tǒng)。每個子域都通過信息網(wǎng)關(guān)連接至高速主干總線，實(shí)現(xiàn)不同電子控制裝置集群之間的信息共享。（圖1）目前采用的主干總線通常是FlexRay技術(shù)，不過未來也有可能采用以太網(wǎng)技術(shù)。下一步發(fā)展計劃是通過提供“域控制器”來替代子域中的一系列電子控制裝置，從而大幅減少各個子域中的電控裝置的數(shù)量。這些域控制電控裝置提供了高性能的計算平臺，能夠并行托管諸多應(yīng)用，從而取代大量小型電子控制裝置和簡化系統(tǒng)。這種方法具有許多誘人的優(yōu)點(diǎn)，如節(jié)省安裝空間、縮短裝配時間、降低線束復(fù)雜度、降低網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜度和降低功耗等。就系統(tǒng)成本和研發(fā)投資而言，這種方法也能節(jié)省大筆資金。不過，隨之而來的是對計算平臺提出了許多新的要求，以支持在域控制電控裝置中的一顆單片機(jī)上，同時托管不同廠商提供的軟件和應(yīng)用。

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不同應(yīng)用之間的干擾免除

一個關(guān)鍵問題是，確保平臺上運(yùn)行的所有不同應(yīng)用之間的“干擾免除”。這意味著，對各個進(jìn)程在資源使用上強(qiáng)制執(zhí)行預(yù)先定義的限定，包括CPU處理時間、中斷時延、代碼執(zhí)行范圍、RAM占用量、外設(shè)訪問和服務(wù)使用（如操作系統(tǒng)功能、EEPROM處理程序、總線網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動程序和類似的共享功能）等。這些保障措施在采用多核單片機(jī)上需要審慎地考慮。這些多核單片機(jī)將具備若干個CPU，以運(yùn)行多個AUTOSAR操作系統(tǒng)（操作系統(tǒng)應(yīng)用）實(shí)例，并分享同一套硬件資源。傳統(tǒng)的分享共用計算資源方法涉及利用“管理程序”層來抽象化硬件。這種管理程序避免了操作系統(tǒng)直接訪問物理硬件，代之以收集這些訪問，排列整理確定其優(yōu)先級和權(quán)限，從而拒絕或同意訪問請求。將這一思路引入汽車領(lǐng)域，則意味著在每個CPU上運(yùn)行若干個“AUTOSAR虛擬機(jī)”，并由特定管理程序?qū)觼砉芾硎褂霉蚕碣Y源的權(quán)限和沖突。然而，汽車電控裝置尚不可支持這種程度的抽象，因?yàn)檫@種深度嵌套的實(shí)時系統(tǒng)的主要缺點(diǎn)是會大幅延長所有外設(shè)訪問的時延的。為了成功實(shí)現(xiàn)資源共享，AUTOSAR版本4提供了一種合作共享模式，它規(guī)定了一種操作系統(tǒng)應(yīng)用間通信（IOC）機(jī)制，借以將某個特定內(nèi)核上不能服務(wù)的基本軟件模塊（BSW），重新定向至可提供服務(wù)的內(nèi)核。這種機(jī)制依賴于內(nèi)核之間的協(xié)作，其不足之處是有可能某個內(nèi)核收到大量IOC請求，因而影響其執(zhí)行其他任務(wù)的能力。必須審慎地檢查通過這種合作機(jī)制實(shí)現(xiàn)的不同內(nèi)核上的應(yīng)用之間的“干擾免除”，并且必須對可能造成的潛在附加負(fù)荷加以限制。

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圖1：用于簡化網(wǎng)絡(luò)連接的域控制器“Boardnetz”，可將若干有關(guān)應(yīng)用集成到高性能域控制電子控制裝置中


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