汽车电子的嵌入式设计与发展方向

动层和硬件抽象层管理I/O端口，合理分配CPU资源，采用基于优先级的事件管理策略，通过API（应用程序接口）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、系统行为和任务。

2.3 常用的SoC系统平台

为适应汽车电子系统的发展潮流，各国的半异体和软件制造商纷纷推出相应的嵌入式SoC产品。

著名的SoC硬件平台包括：Intel公司的StrongArm核心处理器，拥有32位RISC数据总线、512KB的FLASH、256KB的SRAM和16位THUMB指令集，支持在片调试、三级流水线技术和LCD控制；Motorola公司的Dragonball核心处理器，它是32位RISC处理器，拥有16.85MHz时钟频率和2.7MIPS的处理速度，无缝集成SRAM、EPROM、FLASH、LCD控制器和PWM输出，支持16位端口DRAM；NEC公司的VR核心处理器，它是64位RISC芯片，拥有300MHz时钟和603MIPS的处理程度，集成统一的L2高速缓冲存储器、DRAM控制器、PCI-X网桥和10/100MAC设备。著名的SoC软件平台即实时操作系统包括"QNX公司的QNX、Wind River公司的Vxworks和Integrated System公司的PSOSystem。它们都是实时、微核、基于优先级、消息传递、抢占式多任务、多用户分布式网络操作系统，拥有模块化结构，内核运行高速稳定，通信能力和扩展裁剪能力很强。

在上述平台中，StrongArm核心处理器和Dragonball核心处理器以及VxWorks操作系统在汽车SoC系统中有着良好的应用前景。

3 SoC系统的典型应用

汽车嵌入式SoC系统充分适应了汽车的工作环境和技术要求，在汽车电子技术上广泛应用。其中北京理工大学正在研究的汽车ABS/ASR/ACC订成化控制系统具有代表性。

ABS/ASR/ACC集成化系统是综合了制动防抱死功能（ABS）、驱动防滑功能（ASR）和自适应巡航功能（ACC）的汽车新型主动安全系统，系统结构如图2所示。其在硬件上充分利用各个子系统的现有元件，轮速传感器、发动机转速传感器、节气门位置传感器、加速踏板传感器和探测雷达组成传感器网络，共用控制器和执行元件。在软件上应用信息融合、集中控制技术，通过对制动力矩和发动机输出功率的综合调节实现汽车制动防抱死、驱动防滑和自适应巡航功能。控制过程充分考虑三个逻辑模块上的相互关系，实现信息融合共享，例如ABS与ASR的车轮滑动率计算可以统一，ACC探测雷达获取的车速信息可以用来修正ABS参考车速。

系统选用32位SoC硬件平台如Dragon ball核心的MC68E328以代原来的16位ABS控制器，提高了硬件处理速度与抗干扰能力，端口资源也更丰富。车载雷达选用法国AutoCruise公司生产的AC110型77GHz毫米波车载协达，雷达信号的处理采用DSP处理器，并通过CAN总线与ABS/ASR/ACC集成系统控制器进行通信。CAN总线传输具有数据差动收发、容错和非破坏性仲裁的能力，传输速率高达成Mbps。采用CAN通信提高了控制系统的实时性，并为系统功能扩展和整车传感器信息共享提供了方便。CAN通信拓扑结构如图3所示。

汽车ABS/ASR/ACC系统软件集成化的难点是：在保证控制实时性的前提下如何进行中断管理和协调各项任务的优先级，因此在该系统中引入嵌入式实时操作系统十分必要。实时操作系统能合理分配软、硬件资源，实时进行多任务并行处理，为系统进行HAC（坡起辅助系统）与EBD（电子制动力分配系统）等功能扩展提供了条件，同时支持多线程的软件结构，增强了软件抗干扰性。操作系统选用VxWorks，任务调度采用基于优先级的抢占式策略。基于操作系统和任务优先级设定，具体的ABS、ASR和ACC控制功能由API调用应用程序实现。

汽车ABS/ASR/ACC集成化系统采用新一代嵌入式技术，提高了系统的实时性、可靠性、可维护性和可扩展性。

4 SoC系统的发展趋势

汽车嵌入式SoC系统具有卓越的性能，其优越性逐渐被汽车界所认可。今后汽车嵌入式SoC系统将呈现出以下几个发展趋势：

（1） 汽车嵌入式SoC系统将会向FPGA/CPLD（在线可编程门阵列）方向发展，系统由分式可编程互连逻辑单元构成，单元之间可以交换信息，大量运算由硬件直接完成，体系结构更加灵活，集成度更高；

（2） 在系统开发上遵循通用的汽车电子系统开放平台和统一的标准。为了提高软硬件通用性，加快开发速度，降低成本，SoC系统迫切需要构建统一的标准与开发平台，欧洲颁布的基于OSEK/VDX标准的MODISTARC规范将是汽车嵌入式系统开发平台的发展趋；

（3） 随着汽车局域网技术和智能交通技术的发展，嵌入式SoC系统将会形成以C级或D级网络为基础的整车分布式控制系统和以无线通信为基础的远程高频网络通信系统；

（4） 嵌入式SoC系统的应用范围将逐步从高档车和进口车扩展到低档车和国产车。

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