面向智能车辆的基础软件平台设计与实现

摘要

目前，很多汽车厂商、互联网公司、大学研究机构等具有纷纷进军智能汽车领域，智能汽车成为未来汽车产业的发展趋势。智能汽车的无人驾驶、节能安全等需求要求汽车电子软件产品具有强实时性与高安全性。此外，汽车电子领域不同厂家、不同车型采用不同型号的微控制器，使得汽车电子软件产品存在开发周期长，可重用性差等问题。为应对智能汽车的新挑战，提高软件产品的可重用性，降低软件开发周期与开发成本，需要结合国际现有的汽车电子标准，研发出针对智能汽车电子基础软件平台。
　　本文在调研智能汽车发展现状的基础上，结合浙江大学ESE工程中心多年来研发的嵌入式操作系统SmartOSEK OS，以及汽车电子软件集成开发环境SmartSAR Studio，设计研发了一套面向智能汽车的基础软件平台，主要工作如下:
　　1)在SmartOSEK OS原有架构的基础上，完成SmartCar OS硬件抽象层设计与实现;完成SmartCar OS自动辅助驾驶模块设计与实现;进而完成智能汽车嵌入式操作系统SmartCar OS原型的设计与研发。硬件抽象层设计实现工作包括SmartOSEK OS的中断、任务切换、硬件驱动等移植，以及引导程序BootLoader的设计与实现。
　　2)在SmartSAR Studio的基础上，对ECU配置工具进行重新设计;并设计与实现内部行为配置工具;设计与实现软件建模工具图元组件自动布局算法。最终完成智能汽车电子软件集成开发环境原型SmartCar Studio的设计与研发。

目录

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摘要

图目录

表目录

第1章 绪论

1．1 课题背景

1．2 国内外研究现状

1．2．1 智能汽车研究现状

1．2．2 汽车电子软件研究

1．3 课题研究的主要内容和意义

1．4 论文结构

1．5 本章小结

第2章 研究基础

2．1 技术标准

2．1．1 OSEK／VDX标准

2．1．2 AUTOSAR标准

2．2 硬件基础

2．2．1 微控制器MC9S12G

2．2．2 环境感知外部设备

2．3 技术基础

2．3．1 SmartOSEK OS

2．3．2 SmartSAR Studio

2．3．3 BootLoader

2．4 本章小结

第3章 基础软件平台整体设计

3．1 设计思想

3．1．1 汽车嵌入式OS特点

3．1．2 智能汽车特点

3．2 系统整体框架

3．3 SmartCar OS结构

3．3．1 SmartCar OS内核

3．3．2 自动驾驶辅助模块

3．3．3 硬件抽象层结构

3．4 SmartCar Studio结构

3．5 本章小结

第4章 SmartCar OS设计与实现

4．1 本章工作

4．2 实现基础

4．2．1 开发板特性

4．2．2 CPU寄存器

4．2．3 中断模块

4．2．4 汇编指令

4．3 任务上下文切换

4．3．1 任务上下文切换机制

4．3．2 任务模块设计

4．3．3 任务上下文切换实现

4．4 中断上下文切换

4．4．1 SmartCar OS中断机制

4．4．2 中断上下文切换实现

4．4．3 中断嵌套

4．4．4 临界区访问

4．5 BootLoader程序

4．5．1 BootLoader程序流程

4．5．2 内存地址映射

4．5．3 BootLoader实现

4．6 自动驾驶辅助模块

4．6．1 整体结构

4．6．2 实时监控子模块

4．6．3 异常处理子模块

4．7 本章小结

第5章 SmartCar Studio设计与实现

5．1 ECU配置工具

5．1．1 ECU配置工具功能

5．1．2 ECU配置工具整体结构

5．1．3 代码生成设计

5．2 内部行为对象配置工具

5．2．1 工具的作用

5．2．2 配置工具的实现

5．3 软件组件布局策略

5．3．1 图元拓扑排序

5．3．2 设置图元位置

5．3．3 连线避让策略

5．4 本章小结

第6章 面向智能汽车的基础软件平台实施案例

6．1 案例开发环境

6．2 内部行为配置工具演示

6．3 自动布局算法演示

6．4 案例演示

6．4．1 案例设计

6．4．2 ECU配置界面

6．4．3 CodeWarrior工程

6．5 本章小结

第7章 总结与展望

7．1 工作总结

7．2 工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间主要的研究成果

致谢