基于模型的汽車電子軟件綜合方法研究.pdf

1、隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)滲透到生產(chǎn)和生活的方方面面。汽車電子是嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用的一個(gè)典型領(lǐng)域。汽車電子技術(shù)是當(dāng)今汽車技術(shù)發(fā)展的主要?jiǎng)恿?。汽車電子控制系統(tǒng)是汽車電子系統(tǒng)的核心，對(duì)于提高車輛的性能、安全性和可靠性具有重要的作用。 汽車電子控制軟件具有嚴(yán)格的強(qiáng)實(shí)時(shí)要求并受到系統(tǒng)的資源限制和能量限制。隨著汽車電子控制系統(tǒng)的日益復(fù)雜化以及行業(yè)內(nèi)部競(jìng)爭(zhēng)的加劇，目前的軟件開發(fā)方法越來越難以滿足汽車電子控制軟件高復(fù)雜度、高安全性、低

2、成本、短開發(fā)周期等要求?；谀Ｐ偷能浖_發(fā)可以有效地控制軟件的復(fù)雜度，提高軟件的開發(fā)效率，降低軟件的開發(fā)和維護(hù)成本，提高軟件的正確性，從而成為目前嵌入式軟件開發(fā)的重要研究領(lǐng)域之一。模型綜合是基于模型嵌入式軟件開發(fā)的重要階段，該階段對(duì)于滿足嵌入式軟件的非功能約束，生成正確的嵌入式軟件具有重要的意義。然而，目前的模型綜合方法存在以下的不足：1)不支持汽車電子控制軟件中復(fù)雜的事務(wù)模型；2)不支持OSEK標(biāo)準(zhǔn)所定義的混合調(diào)度方式和分組調(diào)度方式；

3、3)不支持復(fù)雜事務(wù)模型在混合調(diào)度方式和分組調(diào)度方式下的定時(shí)驗(yàn)證；4)未考慮節(jié)能問題，從而難以滿足基于模型的汽車電子控制軟件開發(fā)中模型綜合的要求。 本文以汽車電子控制系統(tǒng)作為實(shí)現(xiàn)模型的硬件平臺(tái)，以符合汽車電子行業(yè)公認(rèn)的OSEK標(biāo)準(zhǔn)的操作系統(tǒng)作為實(shí)現(xiàn)模型的軟件平臺(tái)，研究在基于模型的汽車電子軟件開發(fā)中使用復(fù)雜事務(wù)模型時(shí)的模型綜合問題。重點(diǎn)研究了單處理器環(huán)境中時(shí)間優(yōu)化的模型綜合方法、分布式環(huán)境中多資源約束的模型綜合方法和能量節(jié)省的模型綜

4、合方法，為汽車電子軟件開發(fā)中模型綜合的自動(dòng)化提供了理論和方法支持。 本文的主要工作包括以下四個(gè)方面： 1)提出了汽車電子軟件模型綜合的理論框架。本文介紹了基于模型汽車電子軟件開發(fā)環(huán)境SmartOSEK IDE V3.5(目前處于研究和開發(fā)中)中模型綜合的理論框架--MOSAES以及與MOSAES相關(guān)的模型：結(jié)構(gòu)模型、平臺(tái)模型、實(shí)現(xiàn)模型和約束模型等，為汽車電子軟件的模型綜合提供了明晰的上下文。 2)研究了單處理器環(huán)境

5、中的模型綜合問題，提出了以優(yōu)化臨界縮放因子為目標(biāo)的模型綜合方法。本文擴(kuò)展了HKL算法，提出了滿足1-M和M-1共享關(guān)系時(shí)混合調(diào)度方式下事務(wù)的定時(shí)驗(yàn)證方法，以及滿足M-1共享關(guān)系時(shí)分組調(diào)度方式下事務(wù)的定時(shí)驗(yàn)證方法。提出了單處理器環(huán)境中混合調(diào)度和分組調(diào)度方式下模型綜合的流程。在模型綜合時(shí)，使用定時(shí)驗(yàn)證保證了生成的實(shí)現(xiàn)模型滿足定時(shí)約束；使用模擬退火算法以探索優(yōu)先級(jí)的分配，優(yōu)化臨界縮放因子；并根據(jù)任務(wù)之間的干涉關(guān)系合并任務(wù)，在保持定時(shí)驗(yàn)證結(jié)果的

6、情況下減小系統(tǒng)的開銷。 3)研究了分布式環(huán)境中的模型綜合問題，提出了滿足多資源約束的模型綜合方法。該方法包括構(gòu)件分配和實(shí)現(xiàn)模型生成兩個(gè)階段。首先，在滿足處理器的計(jì)算資源、內(nèi)存資源約束和保持計(jì)算密度平衡的條件下把構(gòu)件分配到處理器上，然后以滿足定時(shí)約束為目標(biāo)生成實(shí)現(xiàn)模型。構(gòu)件分配和實(shí)現(xiàn)模型生成是一個(gè)回溯的過程。此外，還提出了混合調(diào)度方式和分組調(diào)度方式下，任務(wù)段之間不連續(xù)時(shí)，事務(wù)的定時(shí)驗(yàn)證方法，以滿足分布式環(huán)境中驗(yàn)證定時(shí)約束的需要。