基于模型的汽車電子軟件綜合方法研究.pdf

1、隨著信息技術的快速發(fā)展，嵌入式系統已經滲透到生產和生活的方方面面。汽車電子是嵌入式系統應用的一個典型領域。汽車電子技術是當今汽車技術發(fā)展的主要動力。汽車電子控制系統是汽車電子系統的核心，對于提高車輛的性能、安全性和可靠性具有重要的作用。 汽車電子控制軟件具有嚴格的強實時要求并受到系統的資源限制和能量限制。隨著汽車電子控制系統的日益復雜化以及行業(yè)內部競爭的加劇，目前的軟件開發(fā)方法越來越難以滿足汽車電子控制軟件高復雜度、高安全性、低

2、成本、短開發(fā)周期等要求?；谀Ｐ偷能浖_發(fā)可以有效地控制軟件的復雜度，提高軟件的開發(fā)效率，降低軟件的開發(fā)和維護成本，提高軟件的正確性，從而成為目前嵌入式軟件開發(fā)的重要研究領域之一。模型綜合是基于模型嵌入式軟件開發(fā)的重要階段，該階段對于滿足嵌入式軟件的非功能約束，生成正確的嵌入式軟件具有重要的意義。然而，目前的模型綜合方法存在以下的不足：1)不支持汽車電子控制軟件中復雜的事務模型；2)不支持OSEK標準所定義的混合調度方式和分組調度方式；

3、3)不支持復雜事務模型在混合調度方式和分組調度方式下的定時驗證；4)未考慮節(jié)能問題，從而難以滿足基于模型的汽車電子控制軟件開發(fā)中模型綜合的要求。 本文以汽車電子控制系統作為實現模型的硬件平臺，以符合汽車電子行業(yè)公認的OSEK標準的操作系統作為實現模型的軟件平臺，研究在基于模型的汽車電子軟件開發(fā)中使用復雜事務模型時的模型綜合問題。重點研究了單處理器環(huán)境中時間優(yōu)化的模型綜合方法、分布式環(huán)境中多資源約束的模型綜合方法和能量節(jié)省的模型綜

4、合方法，為汽車電子軟件開發(fā)中模型綜合的自動化提供了理論和方法支持。 本文的主要工作包括以下四個方面： 1)提出了汽車電子軟件模型綜合的理論框架。本文介紹了基于模型汽車電子軟件開發(fā)環(huán)境SmartOSEK IDE V3.5(目前處于研究和開發(fā)中)中模型綜合的理論框架--MOSAES以及與MOSAES相關的模型：結構模型、平臺模型、實現模型和約束模型等，為汽車電子軟件的模型綜合提供了明晰的上下文。 2)研究了單處理器環(huán)境

5、中的模型綜合問題，提出了以優(yōu)化臨界縮放因子為目標的模型綜合方法。本文擴展了HKL算法，提出了滿足1-M和M-1共享關系時混合調度方式下事務的定時驗證方法，以及滿足M-1共享關系時分組調度方式下事務的定時驗證方法。提出了單處理器環(huán)境中混合調度和分組調度方式下模型綜合的流程。在模型綜合時，使用定時驗證保證了生成的實現模型滿足定時約束；使用模擬退火算法以探索優(yōu)先級的分配，優(yōu)化臨界縮放因子；并根據任務之間的干涉關系合并任務，在保持定時驗證結果的

6、情況下減小系統的開銷。 3)研究了分布式環(huán)境中的模型綜合問題，提出了滿足多資源約束的模型綜合方法。該方法包括構件分配和實現模型生成兩個階段。首先，在滿足處理器的計算資源、內存資源約束和保持計算密度平衡的條件下把構件分配到處理器上，然后以滿足定時約束為目標生成實現模型。構件分配和實現模型生成是一個回溯的過程。此外，還提出了混合調度方式和分組調度方式下，任務段之間不連續(xù)時，事務的定時驗證方法，以滿足分布式環(huán)境中驗證定時約束的需要。