基于simulink的osek嵌入式软件开发方法_张永博

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1、TOPICALDISCUSS专题论述基于Simulink的OSEK嵌入式软件开发方法同济大学张永博沈勇近年来,V型开发模式在汽车电子开发领域得以广泛应用,同时Matlab/Simulink及OSEK实时操作系统摘要规范已成为标准的开发平台,文章通过引入新的理念和方法将两者相结合。首先从分析软件的架构入手,介绍了Simulink模型中的任务识别、定时机制、基于C/OS-II的OSEK顺应性开发,以及在Matlab环境下如何创建自定义的驱动库等,最后通过应用实例验证了该开发方法的可行性。关键词嵌入

2、式软件开发代码自动生成Matlab/SimulinkOSEKC/OS-II引言3.1),硬件外设驱动开发在后面作介绍。应用程序指的是与硬件无关的软件,含控制算法和中现在V型开发模式已成为使用最广的汽车软件开发断服务程序(ISR)。控制算法完成控制任务,形式一般为流程标准[1]。这一标准流程得到许多工具的支撑,有来自Simulink模型。该模型可以和被控对象模型一起在闭环Mathworks的工具,如用于功能开发和仿真的Matlab/状态下完成功能仿真,同时也可以在代码生成阶段与硬件Simulink/Sta

3、teflow,用于自动代码生成的Rea-lTime驱动以及操作系统API一起生成可在目标硬件上运行的Workshop,以及来自dSpace的工具。硬件有用于快速控程序。这里ISR可以有两种类型,可以是手写的C代码,制原型开发的AutoBox和用于硬件在环测试的模块,软也可以是Simulink模型中的触发子系统。在该子系统中件有产品级代码生成器TargetLink。它们在加快开发周的触发源是图1中所示的硬件层外设。期的同时,也提高了代码的可靠性。平台软件方面,OSEKOS是广泛应用于汽车电子领2MATLAB环境下

4、代码生成流程域的嵌入式操作系统(RTOS)规范。它定义了一些基本实时工作空间(Rea-lTimeWorkshop,RTW)代码生的系统服务,比如任务处理、中断服务程序(ISR)处理、资成流程包含下面几部分[4]。源管理、事件处理以及报警服务等[2]。仿真和模型文件(model.mdl)。通过手动添加C由上可知,语言S函数可以扩展Simulink模型库。极大地方便开中间描述文件(model.rtw)。该文件描述了模型发。这方面Matlab已有针对OSEK/VDX的嵌入式对象中系统和各模块以及它们之间的联系,可以

5、看作是模型文模块,TargetLink也实现了部分结合,但两者都局限于特件的分层式的描述库文件。定的硬件,不能应用于不同的控制器和实时操作系统[3]。1嵌入式软件开发理念符合基于模型的开发和OSEK规范的软件架构如图1所示。以英飞凌XC164系列单片机为例,硬件层的核心部件由RTOS提供的系统服务进行管理,外设部件由相应的驱动程序驱动。中间层(软件运行环境)包括两部分,操作系统和硬件图1嵌入式软件架构驱动。操作系统采用顺应OSEK规范的C/OS-II(见paper@mesnet.com.cn(投稿专用)

6、2009年第5期Microcontrollers&EmbeddedSystems21专题论述TOPICALDISCUSS目标语言编译器(TLC)文件。目标语言编译器读移植,因此采用函数调取model.rtw文件中的信息,将模型最终转化成源代码。用子系统(function-callTLC文件有两种形式,系subsystem)作为独立任务的标识,如图4中的。对每个手动添加TaskA和TaskB模块。的C语言S函数对象,必须有对应的模块TLC文件,才可用于代码生成。同Simulink中其他离散模块一样,函数

7、调用发图4任务识别方法生成的源代码。生器有自己的采样时间,用以表明该子系统被执行的频图2中列举度。模型中也会有一些其他模块不在函数调用子系统内,了生成的主要源如图4中的定时模块,以便与任务模块相区分。图4中代码,其中model.ISR的部分采用触发子系统,当触发条件满足时该子系统c是model.mdl对被执行。应生成的算法源代码。3软件运行环境的开发对于生成的源代码可对其手图2RTW代码生成流程[4]3.1OSEK顺应性开发近来已有很多商业嵌入式操作系统符合OSEK规动添加需要的ISR,或者整合一些成熟

8、的C算法代码,然 范,像WindRiver的OSEKWorks、Elektrobit的Pro-后在Keil环境下进行编译,生成嵌入式可执行文件。 OSEK,还有ETAS的RTA-OSEK。鉴于成本方面的考下面将model.mdl看作应用程序来讨论。嵌入式应 虑,采用内核源代码开放的C/OS-II。用程序主要完成两类任务,周期性任务和事件驱动型任 C/OS-II和OSE