汽车电子的嵌入式设计与发展方向

发布时间:2022-04-21 14:46 阅读次数:
本文摘要:嵌入式系统是绿计算出来领域的最重要组成部分,是嵌入式对象宿主体系中已完成某种特定功能的专用计算机系统。嵌入式系统有体积小、低功耗、集成度低、子系统间能通信融合的优点。 随着汽车技术的发展以及微处理器技术的不断进步,在汽车电子技术中获得了广泛应用。目前,从车身掌控、底盘掌控、发动机管理、主被动安全性系统到车载娱乐、信息系统都必不可少嵌入式技术的反对。1汽车嵌入式系统发展历程嵌入式系统问世于微型机时代,经历了漫长的独立国家发展的单片机道路[2]。

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嵌入式系统是绿计算出来领域的最重要组成部分,是嵌入式对象宿主体系中已完成某种特定功能的专用计算机系统。嵌入式系统有体积小、低功耗、集成度低、子系统间能通信融合的优点。

随着汽车技术的发展以及微处理器技术的不断进步,在汽车电子技术中获得了广泛应用。目前,从车身掌控、底盘掌控、发动机管理、主被动安全性系统到车载娱乐、信息系统都必不可少嵌入式技术的反对。1汽车嵌入式系统发展历程嵌入式系统问世于微型机时代,经历了漫长的独立国家发展的单片机道路[2]。

嵌入式系统的核心是嵌入式微处理器。与嵌入式微处理器的发展类似于,汽车嵌入式系统也可以分成三个发展阶段:第一阶段:SCM(SingleChipMicrocomputer)系统。

以4位和低档8位微处理器为核心,将CPU和外围电路构建到一个芯片上,配备了外部分段总线、串行通讯模块、SFR模块和布尔指令系统。硬件结构和功能比较单一、处置效率较低、存储更容易小、软件结构也比较简单,不必须嵌入式操作系统。

这种底层的汽车SCM系统主要用作任何比较非常简单、数据处理量小和实时性拒绝不高的掌控场合,如雨刷、车灯系统、仪表盘以及电动门窗等。图1汽车嵌入式SoC系统结构第二阶段:MCU(MicroControllerUnit)系统。以高档的8位和16位处理器为核心,构建了较多外部模块功能单元,如A/D切换、PWM、PCA、Watchdog、高速I/O口等,配备了芯片间的串行总线;软件结构比较复杂,程序数据量有明显增加。

第二代汽车嵌入式系统需要已完成非常简单的动态任务,目前在汽车电控系统中获得了最普遍的应用于,如ABS系统、智能安全气囊、主动悬架以及发动机管理系统等。第三阶段:SoC(SystemofChips)系统。

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以性能极高的32位甚至64位嵌入式处理器为核心,在对海量线性时间信号拒绝较慢处置的场合用于DSP作为协处理器。为符合汽车系统大大拓展的嵌入式应用市场需求,大大提升处置程度,减少存储容量与集成度。在嵌入式操作系统的反对下具备动态多任何处置能力,同时与网络的耦合更加密切。

汽车SoC系统是嵌入式技术在汽车电子上的高端应用于,符合了现代汽车电控系统功能大大拓展、逻辑日趋简单、子系统间通信频率大大提升的拒绝,代表着汽车电子技术的发展趋势。汽车嵌入式SoC系统主要应用于在混合动力可调、底盘综合掌控、汽车定位导航、车辆状态记录与监控等领域。2汽车嵌入式SoC系统2.1技术特点汽车嵌入式SoC系统是嵌入式系统向动态多任务管理、网络耦合与通信的高端应用于过渡性的产物,大大提高了汽车电子系统的实时性、可靠性和智能化程度。

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除了不具备普通嵌入式系统的共计特性之外,它还具备以下几个优点:(1)对动态多任务管理有很强的反对能力,中断响应时间1~2s;(2)具备很强的存储区维护功能;(3)在嵌入式实时操作系统的反对下能合理展开任务调度,充分利用系统资源;(4)硬件结构和软件功能都有很强的拓展能力,系统集成度大大提高,减少了成本;(5)超强低功耗,汽车静态功耗为豪瓦级;(6)系统硬件抗干扰能力强化,适应环境高温、干燥、振动和电磁辐射等各种工作环境;(7)实时操作系统支持软件多线程结构,强化了系统的软件抗干扰性;(8)获取强劲的网络通信功能,不具备地IEEE1394、USB、CAN、Bluetooth或IrDA通信接口,反对适当的通信组网协议软件和物理层驱动软件,获取容错数据传输能力和更大通信比特率。2.2系统结构汽车嵌入式SoC系统由硬件和软件两大部分构成。硬件还包括嵌入式处置和外围设备,软件还包括应用软件和操作系统。

软件通过数据结构、算法和通讯协议构建汽车电子控制策略,硬件则为软件获取了运营平台,继续执行明确掌控。嵌入式SoC硬件系统集成度更加低,一般为模块化结构,如图1(a)右图。在高性能CPU核心外通过IP总线拓展动态时钟模块、SRAM(静态随机存储器)及大容量FLASH,配备CAN总线与USB通信模块,无缝构建PWM输入、多通道串口、A/D切换模块与统一的高速缓冲存储器,反对RISC技术、多级流水线技术与在片调试技术。

系统的实时处理能力、可靠性和网络通信能力大大强化。现代汽车电子系统从单一掌控渐渐发展到多变量多任务协调控制,软件更加可观,更加简单,使得嵌入式系统必须找寻新的软件解决方案。

图1(b)叙述了汽车嵌入式SoC系统软件的典型结构。它使用基于标准化模块和通讯协议的模块化软件设计,系统内部通讯由交互层必要已完成,确保应用程序间的信息传输。

网络层享有数据流处置能力,是有所不同系统层面间信息互相交换的中间模块,能仅次于程度地整合系统资源。嵌入式实时操作系统抛弃了传统操作系统的前后台模式,用于总线驱动层和硬件抽象化层管理I/O端口,合理分配CPU资源,使用基于优先级的事件管理策略,通过API(应用于程序接口)调用应用程序,根据邮箱、消息队列和信号量机制综合管理中断、系统不道德和任务。


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