车载嵌入式系统开发的新解决方案

来源：openfoundry While automobile production is probably to increase slowly in the coming years, the part of embedded electronics and more precisely embedded software is growing. New solutions for the development of in-vehicle embedded systems was the purpose of the French ‘Embedded Electronic Architecture’ cooperative research and development program ‘AEE’. The results are the identification of embedded component classes, the specification of a generic embedded architecture, as well as the definition of a declarative language. 尽管汽车产量可能会在未来的几年增长缓慢，但嵌入式电子设备和更精确的嵌入式软件这一部分的产量正在增长。找出车载嵌入式系统开发的新解决方案是法国EEA（嵌入式电子架构）合作研究和开发计划“AEE”的目标。其获得的成果有：嵌入式组件级别的识别、一类嵌入式架构的详细说明，并且定义了一种陈述性语言。 现在，嵌入于汽车内的功能包括辅助制动、主动悬架、转向功能性等。它们都受严格的时间约束，更笼统地说，是受可靠性的约束。在不远的未来，随着电控X (X-by-Wire)技术的普及，这些约束会变得更加重要。因此，这类系统的开发必须定义一种符合条件的系统，也就是说，要满足这些约束条件，并且一定要根据成本标准提供最好的系统。此外，嵌入式系统的开发过程是由几个要素相互参与的，包括汽车制造商和供应商；可再用组件的开发是降低成本的一个重要手段。 本文提到，这个法国的“AEE计划”（EEA表示嵌入式电子构架）详细说明了车载嵌入式系统开发的一些新解决方案。这个计划（1999年9月到2001年12月）由法国工业副部长批准，并且涉及到法国的汽车制造商（标致雪铁龙（PSA）和雷诺（Renault））、原始设备制造（OEM）供应商（萨基姆（SAGEM）、西门子（SIEMENS）、法国雷奥集团（VALEO））、EADS LV公司、法国国家信息与自动化研究院（INRIA）、法国国家科学研究中心Nantes通信与控制研究所（IRCCyN）和洛林计算机及其应用研究实验室（LORIA）。进行中的“欧洲发展信息技术（IETA）计划”（EAST-EEA）延伸并且普及化了这些成果。 电子嵌入式架构及其构成 大部分嵌入于汽车的硬件和软件都是指定的，且单独开发的。每一个硬件和软件都是专门应用于某一特性并由供应商根据汽车制造商的要求而设计。一方面，在其他计划中这对解决方案的可再利用性是一个障碍；另一方面，它会引至资源（硬件、缓冲器等）的过大化。为了解决这一难题，“AEE计划”正式描述了基础的嵌入式组件，并且定义了可再用组件的范围。此外，“AEE计划”为电子控制单元（ECU）提供了一种架构——一个连接到一个或者数个网络的、支持嵌入式应用程序的工作站（见图一）。 图一：组件级别和类别架构 有些组件是与某一特定的电子控制单元（ECU）相互独立的；这意味着，在一个分布式架构里，这些组件可以在任何的电子控制单元（ECU）上执行： •为这些设备实现信号处理的传感器和执行机构（硬件组件）和软件组件（本地设备管理器） •执行特定嵌入式应用程序（应用程序软件组件）的软件组件 相反，输入/输出驱动器、执行操作系统（OS）的软件组件或者通信服务是依赖于一个特定的电子控制单元（ECU）的。 最后，为了确保应用程序软件组件的完全独立性，具体规定了某一特定的组件（被称为“组件间交换管理器”）。它扮演中间设备的角色（特别是在提供透明的通讯服务方面）。这个组件是为每一个带有共同应用程序界面的电子控制单元（ECU）专门开发的。 AIL-Transport:一种嵌入式系统设计语言 “AEE计划”定义了一个特定的嵌入式系统开发方法，从而降低成本和优化硬件要素的使用。第一步，独立定义和验证功能性的执行(功能架构和软件架构)。然后，一种分配机制在嵌入式架构的电子控制单元（ECU）上指定特定的功能，随后交换流向通信网（硬件架构）。最后，优化本地任务的执行和结构的传输（运行架构）。通过这种方法，资本投放不再集中于电子控制单元（ECU），而是集中在经由生效的硬件和软件模块的执行功能上。 原始设备制造商（OEM）和汽车制造商在设计过程上的大力合作意味着一个特殊的并行工程方法的开发。为了详细说明这个过程，必须识别横贯在协作开发模型上的同步点(聚合点)，并且必须描述这些点上的交换信息。此外，必须定义一个信息交换的独特的语法。“AEE计划”已经为此详细规定了一个商业模型，该模型被汽车制造商和原始设备制造商共同用于架构开发。 　图二：AIL-Transport语言原理 根据每个开发步骤上必要的系统分析（全部地或者部分地）, 可从不同的角度评价汽车嵌入式系统的性能。通常，汽车制造商尝试优化被用于执行汽车功能性的电子控制单元（ECU）；此外，系统设计员尝试优化通讯网络的性能；最后，原始设备制造商必须证实他们的COTS（商业现成组件）符合汽车制造商的要求等。这个“AEE方法”通过实现不同的工业和学术软件工具的应用改进了这些不同的分析和优化过程。这些工具用于分析、测试、模拟、生效、注释和生成电子架构的编码。这样，依靠集成架构模型所有相关数据的数据库，每一个工具从架构描述里提取出了一个特殊的、连贯的模型。这个数据库便是AEE开发过程的骨架（如图二所示）。为了构建这个数据库,一种用来说明每一个电子架构的语言被定义出来了。这种语言被称为“架构执行语言”（AIL-Transport，下略）。这种AIL-Transport语言结合了AEE设计过程，因此，它被所有设计员用作架构开发的主干。此外，AIL-Transport语言是定义可再用架构对象的源语言。 为定义和协调汽车制造商和原始设备制造商之间的局部架构的交换，已经详细规划一种结合AIL-Transport语言的开发过程。这个研究的主要好处是，在降低成本并且提高开发质量的同时允许弹性架构的设计。现在，从“AEE计划”里获得的、集合了欧洲汽车工业主要活跃要素的成果是“欧洲发展信息技术（IETA）计划”（EAST-EEA）的一个切入点。 请与我们联系 Françoise Simonot-Lion，洛林计算机及其应用研究实验（LORIA） 电子邮箱: Francoise.Simonot-Lion@loria.fr Yves Sorel，法国国家信息与自动化研究院（INRIA） 电子邮箱: Yves.Sorel@inria.fr Jean-Pierre Elloy、Yvon Trinquet，法国通讯研究所 电子邮箱: Jean-Pierre.Elloy@irccyn.ec-nantes.fr Yvon.Trinquet@irccyn.ec-nantes.fr