嵌入式技術與整車網絡的實現(xiàn)

　　一、引言

　　隨著市場需求和電子技術的發(fā)展，整車電氣系統(tǒng)經歷著電器化、電子化和網絡化三個階段性發(fā)展。嵌入式技術執(zhí)行專用功能并被內部計算機控制的設備或者系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)不能使用通用型計算機，而且運行的是固化的軟件，用術語表示就是固件(firmware)，終端用戶很難或者不可能改變固件。盡管絕大多數(shù)嵌入式系統(tǒng)是用戶針對特定任務而定制的，但它們一般都是由下面幾個模塊組成的：一臺計算機或者微控制器，字長可能是可憐的4位或者8位、16位、32位甚至是64位。用以保存固件的ROM(非揮發(fā)性只讀存儲器)。用以存程序數(shù)據(jù)的RAM(揮發(fā)性的隨機訪問存儲器)。連接微控制器和開關、按鈕、傳感器、模數(shù)轉化器、控制器、LED(發(fā)光二極管)和顯示器的I/O端口。一個輕量級的嵌入式操作系統(tǒng)，一般是自行編寫的。專門的單片微控制器是大多數(shù)嵌入式系統(tǒng)的核心。通過把若干個關鍵的系統(tǒng)組成部分集成到單個芯片上，系統(tǒng)設計者就可以得到小而便宜、可以操作較少外圍電子設備的計算機。嵌入式系統(tǒng)的一般模型并不足以定義嵌入式系統(tǒng)本身。例如，某些嵌入式系統(tǒng)常常比標準PC機箱小不了多少。這類設備有：信息查詢以及銷售點終端。某些工業(yè)控制系統(tǒng)。游戲控制臺(例如基于x86和Windows的Xbox)。

　　二、概述

　　整車網絡是指將多個具有一定獨立工作能力的汽車電子系統(tǒng)通過總線實現(xiàn)資源共享和數(shù)據(jù)通信的分布式實時嵌入系統(tǒng)。由此定義可見，整車網絡以總線整合汽車電子系統(tǒng)的形式存在，但本質仍然是由軟硬件構成的嵌入式系統(tǒng)。

　　整個開發(fā)過程可被分為系統(tǒng)開發(fā)和零部件實施兩個應用層面，其中貫穿著算法設計、軟件工程等基礎技術。由于種種原因，自主汽車電子產業(yè)存在著重零部件輕系統(tǒng)、重應用輕基礎的問題。需要指出的，基礎技術涉及的建模、仿真、軟件構架等均來源于主流的嵌入式技術體系，并不固定從屬于系統(tǒng)開發(fā)或零部件實施的具體領域。在系統(tǒng)開發(fā)過程中，應用相應的基礎技術，結合上游用戶需求與下游零部件實施約束，才能完成嵌入式系統(tǒng)的集成設計與驗證。

　　三、架構開發(fā)

　　在軟件工程中，架構設計的作用在于三方面：1、行業(yè)應用架構，行業(yè)架構師往往是行業(yè)專家，了解行業(yè)應用需求，其架構行為主要是將需求進行合理分析布局到應用模型中去，偏向于應用功能布局;2、應用系統(tǒng)技術體系架構，技術架構師往往是技術高手中的高手，掌握各類技術體系結構、掌握應用設計模式，其架構行為考慮軟件系統(tǒng)的高效性、復用性、安全性、可維護性、靈活性、跨平臺性等;3、規(guī)范架構設計是通過多年磨礪或常年苦思頓悟后把某一類架構抽象成一套架構規(guī)范，當然也有專門研究規(guī)范而培養(yǎng)的規(guī)范架構設計者。

　　架構開發(fā)容易與總線開發(fā)混淆。雖然同屬系統(tǒng)層面開發(fā)，前者基于而高于后者。在架構設計中，總線僅是最主要的信息交互方式，其特點必須在設計過程中合理運用。

　　3.1工程需求捕捉(圖2)

　　從用戶角度，工程需求不同于常見的市場需求：后者主要從市場用戶出發(fā)，關注的是網絡系統(tǒng)的外在使用價值而不是具體的構架、技術和零部件;除此之外，整車壽命周期內還有開發(fā)工程師、制造工程師、售后工程師等內部用戶的需求。上述諸多用戶的需求同時也包含約束，例如法規(guī)、標準、成本、質量、工程策略等等。從時間角度上。上述需求在項目周期中不同程度地動態(tài)變化。

　　工程功能(圖3)作為工程需求的基本載體，貫穿著整個開發(fā)過程。由于不同整車的需求差異，對工程功能的具體劃分不盡相同。一般而言，工程功能被分為用戶工程功能和非用戶工程功能：前者會被用戶直接感受到，例如燈光;后者不會被用戶直接感受到，一般是前者的支撐，例如總線喚醒，通常也被稱為系統(tǒng)功能。對于每個工程功能的需求，也分為功能性需求和非功能性需求：前者主要定義不同狀態(tài)下輸入輸出等外在行為邏輯，通常是可復用在不同車型上。