基于OSEK标准的嵌入式实时操作系统在汽车电子中的应用.docx

编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径学海无涯苦作舟页码：论文关键词：OSEK嵌入式实时操作体统RX850汽车电子论文摘要：实时操作系统(RTOS)是复杂控制系统中必不可少的一部分它能按照任务的优先级实现多任务调度通过信号量、事件标志来实现任务的同步消息队列和邮箱机制来实现任务之间的通讯中断机制来实现突发事件的管理。较传统的前后台系统它具有更高的实时性、稳定性。介绍了当前在国际汽车工业界日益占据主导地位的汽车电子开放式平台系统(OSEK/VDX)规范。介绍了NEC汽车电子专用实时操作系统RX850列举了其他RTOS并分析了其优缺点建立了基于RX850的RTOS软件开发平台实现了汽车发动机控制模块任务的调度并对RTOS的多任务进行了软仿这对于复杂软件系统开发是非常有实际意义的。引言随着国内汽车电子产业的不断升级和研发投入不断加大国内生产的汽车电子简单的ECU已经越来越普及例如车载音响仪表车身控制BCM动力转向EPS等等。越来越多的企业将精力投入到比较复杂的控制领域比如发动机控制防抱死系统(ABS)等对于这些逻辑复杂、实时性和安全性高的控制任务传统的前后台系统模式非实时处理的弊端越来越呈现这就势必需要用到实时操作系统来管理这些任务。OSEK标准是1993年德国汽车工业界联合推出了“汽车电子的开放式系统及接口软件规范”即OSEK(opensystemandthecorrespondinginterfacesforautomotiveelectronics)。1994年法国汽车工业界的相似规范VDX(vehicledistributedexecutive)和OSEK规范合并从而形成OSEK/VDX规范体系。当前OSEK标准已经成为汽车电子软件开发领域中的通用标准旨在增强软件代码安全性、移植性减少软件开发周期。目前市场上通用的开源RTOS有很多比如μC/OS-ⅡFreeRTOSLinux-2.6等但是这些核多半是用于通用领域或者安全性要求不太高的领域如果将这些移植到汽车电子动力安全控制领域是不太合时宜的；而且这些核本身不是基于OSEK标准如果引入OSEK标准无疑加大了内核移植的难度。NEC电子的实时操作系统RX850是一款基于OSEK标准的汽车级专用RTOS其内核的实时性已经得到第三方的专业测试。它已经被移植到了NEC芯片的集成开发环境PMPlus和GreenHills客户只需要在IDE(IntegratedDevelopEnvironment)中编写脚本文件来配置RTOS即可通过编译使得客户从底层驱动编写到RTOS任务调度轻松实现“无缝结合”大大缩短了RTOS移植的开发周期。本文建立了基于NEC电子32位车身专用芯片V850/Fx3的软件平台并介绍了如何实现RX850操作系统的配置以发动机控制模块为控制模型来实现多任务的实时调度最后通过软仿工具来分析该内核的效率和任务调度的实时性。1系统平台介绍本系统采用NEC电子的32位车身专用芯片V850/Fx3系列V850是NEC电子的32位微处理器核5级流水线控制内部32个32位寄存器乘法/除法指令数据空间支持最大4GB线性寻址能力代码空间支持64M线性寻址能力内部1MB的codeflash60KB的RAM空间32KB的dataflash用作EEPROM模拟。基于OSEK标准的RX850实时操作系统符合以下标准：操作系统规范(OSEKOS)、通信规范(OSEKCOM)、网络管理规范(OSEKNM)和OSEK实现语言(OSEKOIL)。其中OSEKOS是针对汽车应用特点而专门制定的一个小型RTOS规范着重以下几个方面：(1)可移植性所有API都是标准化的并且在功能上都有明确的定义；(2)可扩展性OSEKOS旨在通用于任何类型的ECU因此一方面系统要高度的模块化另一方面又要能进行灵活的配置；(3)汽车应用的特定需求诸如可靠性、实用性和代价敏感性等。相应的OSEKOS静态配置可以通过OS2EKOIL语言实现用户在系统生成时静态制定任务的个数、需要的资源和系统服务。OSEKCOM为通信网络中的数据交换提供了标准的接口和协议。OSEKNM为监视网络的流量提供了一组标准的功能函数以保证网络的安全性和可靠性。2RX850内核配置由于RX850已经被嵌入到IDE因此用户直接编写内核脚本文件即可下面介绍如何来配置内核。1．系统时钟设置clkhdrINTTM0EQ0//选定TimerM为时间片中断源2．堆栈设置RX850的堆栈分为系统堆栈和任务堆栈POOL0功能:系统基本表信息、准备队列、每个管理块、任务堆栈、中断句柄堆栈（系统堆栈）、可变长度内存、不变长