基于AUTOSAR规范的ECU状态管理器设计与实现

摘要

随着人们经济水平的不断提高，汽车在人们的日常生活中变得越来越普及。由于人们对汽车舒适性、环保性和安全性等的需求，汽车电子技术的开发和应用也越来越复杂化和智能化。为应对这种复杂性，一些主要的汽车制造商和零配件供应商于2003年成立了开放式汽车系统架构（AUTOSAR）。AUTOSAR提倡“在标准上合作，在实现上竞争”的原则，致力于为汽车工业开发一个开放的、标准化的软件架构。AUTOSAR软件架构有利于高效管理、交换和更新汽车电子系统软件，同时确保产品及服务质量，并节约了成本提高了效率。
　　国内对于 AUTOSAR的研究还处于起步状态，其中浙江大学是国内率先加入AUTOSAR组织的科研机构之一，它对AUTOSAR的研究是相对透彻和全面的，研究工作主要涉及AUTOSAR OS（操作系统）、系统建模方法、RTE（运行时环境）、存储器驱动模块、通信协议栈、ECU（电控单元）配置工具、VFB（虚拟功能总线）仿真工具、故障诊断系统等，对于ECU状态管理器确实鲜有提及，所以ECU状态管理器的研究在充实和完善国内对AUTOSAR的研究和推动汽车电子行业的发展具有一定的实际意义和实用价值。
　　AUTOSAR平台中包含大量的基础软件模块和应用软件组件。ECU状态管理器本身作为一个基础软件模块，它属于系统服务层，为AUTOSAR软件架构中的所有层次的模块提供服务，与其他模块密切相关。ECU状态管理器的研究和探索对于AUTOSAR的软件模块起到相辅相成的作用。
　　本文首先分析了汽车电子以及 AUTOSAR的发展和研究现状，然后介绍了AUTOSAR软件架构和方法论的相关知识。为更好地调度和管理这些模块和组件的运行与状态转换，在研究AUTOSAR ECU状态管理器模块规范的基础上，深入研究并详细分析了ECU状态管理器的功能和其状态机，对其中的主要状态、子状态和各状态的活动做了详尽阐述，且依据实际情况做了必要调整和完善，同时对所涉及协议的运行机理进行了透彻的解释和分析。本文依据AUTOSAR方法论，基于ECU状态管理器与其他模块的依赖性，进行了代码编写和系统整合，设计实现了ECU状态管理器模块，并在Freescale公司MC9S12DG128开发板上实现了该方案。通过在CodeWarrior集成开发环境上的仿真和开发板上测试用例的测试，验证了该方案的正确性和实时性。最后对现有ECU状态管理器的优缺点进行分析，并提出展望。

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1 绪 论

1.1 引言

1.2 研究现状

1.3 本文主要工作

1.4 论文组织结构

2 AUTOSAR体系架构和方法论

2.1 AUTOSAR体系架构

2.2 AUTOSAR方法论

2.3 ECU状态管理器与其他模块的关系

2.4 本章小结

3 ECU状态管理器功能设计

3.1 功能描述

3.2 ECU状态管理器状态机设计

3.3 启动状态设计

3.4 运行状态设计

3.5 关闭状态设计

3.7 唤醒状态设计

3.8 唤醒验证协议设计

3.9 时间触发的渐休眠协议设计

3.10 本章小结

4 主要API设计

4.1 引入数据类型

4.2 类型定义

4.3 主要函数设计

4.4 本章小结

5 实验与验证

5.1 硬件介绍

5.2 软件介绍

5.3 实验分析

5.4 本章小结

6 总结与展望

6.1 工作总结

6.2 研究展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间参加的科研项目