魏学哲课件嵌入式系统开发方法学1章节.pptVIP

汽车嵌入式系统开发方法 同济大学 魏学哲 内容 汽车的发展趋势 汽车的安全、节能、环保以及智能化和信息化是未来汽车的发展趋势。在汽车技术的发展进程中，汽车电子的作用尤为突出，是开发新车型、改进汽车性能最有效的技术措施。 汽车电子的定义 未来电子嵌入式系统的特点 汽车电子系统开发的发展趋势 汽车电子系统开发体系 基于模型的开发方法的定义 基于模型的软件设计方法（Model-based Development ，MBD）是一种以模型为中心软件设计方法。该方法通过采用特定的建模语言对系统进行建模，抽象出软件系统的关键问题，并描述系统的解决方案；通过采用形式化的工具对系统模型的验证，以保证系统设计的正确性。 基于模型的开发方法——MBD MBD的优势 MBD的软件设计 汽车电子系统的体系架构 AUTOSAR的作用 AUTOSAR核心架构 AUTOSAR采用分层的体系架构，从上至下依次为应用层、运行环境层（Runtime Environment，RTE）、系统服务层、ECU抽象层和微控制器抽象层，以及复杂驱动模块。 AUTOSAR 系统配置 AUTOSAR ECU配置 对系统中每个ECU分别进行配置。 读取系统配置描述文件XML，从中提取出与各个ECU相关的系统配置描述信息，并产生需映射到该ECU上的所有软件构件，将放在另一个XML文件中。 汽车嵌入式系统的开发流程 V模式开发流程 V模式的开发步骤及特点 传统流程与V-模式流程比较 嵌入式系统开发的方法论 嵌入式系统开发的方法论 Click to edit company slogan . 精确简明的对象描述：采用模型描述系统可避免因文字或语言引起的歧义，此外，模型无需修饰词，使对象结构简单。 管理、分析和综合：采用模型结构后，系统可实现模块化设计，也使系统的复杂功能得以分解，从而也使得系统的关系、分析和综合更简单了。 节约上市时间：基于MBD的开发方法可以直接地或间接地提高开发效率，从而缩短上市的时间。直接的影响因素包括通过信息交流带来的共同开发、在正式产品出来之前的设计评估（对软件和硬件）、开发过程的自动化实现（特别对那些枯燥的、耗时的且易出错的过程，如测试、分析等）等。间接的影响如通过提高文档管理等方面来达到。通过这些直接的和间接的作用，使得产品开发效率提高的同时提高其质量、丰富其功能。 降低成本：通过计算机辅助设计和优化，MBD可以通过选择高性价比（cost-effective）的解决方案来达到降低成本的目的。同时，由于MBD可以提高产品的质量，因此降低了维护的成本。 提高产品质量：采用MBD开发的过程中，模型的运用可以有助于对所设计系统地理解，从而有助于产品质量的保证；系统方案的自动化实现可以降低人为带来的错误；基于模型的系统分析和测试来对系统进行验证则更进一步地保证了系统的质量。对一些关乎安全的系统设计，基于模型的设计甚至是必须的，因为系统质量可以通过基于模型的方法进行优化。 基于模型的软件设计方法可以应用于软件开发的各个阶段。 在软件开发的每一个环节，均可以建立该层次的模型，并通过模型的验证以保证该层次设计的正确性。在系统的需求分析阶段，可以建立系统的需求模型，通过对需求模型的验证，不断优化需求的设计，直至模型的设计满足系统要求。在系统设计阶段，可以建立系统的系统模型，根据对系统模型验证的结果，修改完善系统模型的设计。在系统实现阶段，建立系统的实现模型，对系统实现的验证事实上就是对系统的测试。 基于模型的软件开发，就是把模型作为开发流程整个过程中统一的描述语言，任何的需求设计、算法设计、代码设计和测试设计都围绕这个模型展开，并通过这个模型加以表示。采用这种开发方式，消除了各个软件设计各个阶段之间的鸿沟，使软件开发的各个阶段相互之间能够很好地协调。 随着汽车电子系统功能的不断完善，系统也变得越来越复杂。传统的前后台式的嵌入式系统架构也不能满足系统的功能要求。因此，操作系统（Operation System）的概念也被引入到嵌入式系统中。 前后台体系： 主要适用于不复杂的小系统的设计。应用程序用一个无限的循环，循环中调用相应的函数完成相应的操作，这部分可以看作为后台行为（background）。中断服务程序处理程序异步事件，这部分可以看作为前台行为（foreground）。后台也称为任务级，前台也称为中断级。时间相关性很强的关键操作一定要靠中断服务来保证。这种体系的缺点在于：因为中断服务提供的信息一直要等到后台程序运行到处理中断信息时，该信息才能被处理。因此，系统的实时性较差，最坏的情况下，任务响应时间为整个循环的执行时间。 操作系统概念： 负责嵌入式系统的全部软、硬件资源的分配、调度工作，控制协调并发活动；它必须体现其所在系统的特征，能够通过装卸某些