汽车嵌入式软件的5个关键部分
电控知识搬运工 2024-06-21

1.嵌入式软件概述


嵌入式软件是一种特殊的软件,它嵌入在硬件中,用于控制和管理其他设备的功能。与传统的纯互联网行业单纯对软件做定义不同,嵌入式软件是软件与硬件的结合,通过定义产品来实现其功能。

嵌入式软件在产业中的关联关系体现为从芯片设计制造到嵌入式系统软件,再到嵌入式电子设备开发、制造的完整链条。它作为嵌入式系统的重要组成部分,由程序及其文档组成,与嵌入式微处理器、外围硬件设备以及嵌入式操作系统共同协作,实现对其他设备的控制、监视或管理等功能。

嵌入式系统通常由四个部分组成:嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户的应用程序。这些组件紧密结合,相互影响,共同构成了一个完整的嵌入式系统。

在嵌入式软件的设计中,软硬件协同设计方法被广泛应用。这种方法使用统一的方法和工具对软硬件进行协同设计,以最大限度地挖掘系统软硬件能力,避免由于独立设计软硬件体系结构而带来的种种弊病。通过软硬件协同设计,可以获得高性能、低代价的优化设计方案。


2.嵌入式软件特点


嵌入式软件的特点主要体现在以下几个方面:

首先,它具有独特的实用性。嵌入式软件与外部硬件和设备紧密关联,针对特定应用需求进行定向开发。每种嵌入式软件都具备独特的应用环境和实用价值,使其能够服务于各种产业,并需要特定的行业经验。

其次,嵌入式软件具备灵活的适用性。它通常被视为一种模块化软件,能够轻松灵活地应用于各种嵌入式系统中,而不会破坏或更改原有系统的特性和功能。为实现灵活使用,嵌入式软件应优化配置,减少对系统的整体继承性,使得升级更换变得灵活方便。

此外,嵌入式软件还具备代码精简的特点。由于嵌入式系统本身的应用要求小体积、小存储空间、低成本和低功耗,嵌入式软件相比于大型机上的软件,具有更为精简的代码和更高的执行效率。

最后,嵌入式软件注重可靠性和稳定性。特别是在涉及安全相关领域的应用,如汽车电子、工业控制和航空航天等,嵌入式软件不仅要求硬件可靠,还对软件本身提出了更高的要求。因此,嵌入式软件必须运行可靠、稳定,并具备错误处理及故障恢复等功能,以确保系统的安全稳定运行。




3.嵌入式软件分类

嵌入式软件根据常见的分类方法,主要可分为系统软件、应用软件和支撑软件三大类。

系统软件是嵌入式系统的重要组成部分,它负责控制和管理嵌入式系统的资源,并为嵌入式应用提供必要的支持。这类软件包括设备驱动程序、嵌入式操作系统以及嵌入式中间件等,它们共同确保系统的稳定运行和高效资源利用。

应用软件则位于嵌入式系统的上层,它定义了嵌入式设备的主要功能和用途,并负责与用户进行交互。这些应用软件是嵌入式系统功能的直接体现,例如飞行控制软件、手机软件、MP3播放软件以及电子地图软件等。它们针对特定的应用领域而开发,满足用户多样化的需求。

支撑软件则是辅助软件开发的一类工具软件。它们包括在线仿真工具、交叉编译器、源程序模拟器和配置管理工具等,为嵌入式软件的开发提供必要的支持和便利。这些工具大部分运行在开发平台(如PC机)上,基于Windows或Linux操作系统,帮助开发人员更高效地进行嵌入式软件的设计、测试和调试。

综上所述,嵌入式软件的分类涵盖了系统软件、应用软件和支撑软件三大方面。它们在嵌入式系统中各自扮演着重要的角色,共同确保系统的稳定运行和功能的实现。


4.汽车嵌入式软件

嵌入式软件在汽车领域的应用十分广泛,它涵盖了软件架构、软件刷写、底层软件、应用层软件和故障诊断等多个关键部分。下面我们将结合给出的内容,对这些部分进行重新编排和输出。


一、软件架构

汽车嵌入式软件的架构通常分为三层:Boot-loader、软件平台层以及策略应用层。

Boot-loader:作为一个单独的工程开发,生成独立的二进制文件,负责在系统启动时加载和初始化硬件环境,为后续的软件平台层和应用层提供稳定的基础。

软件平台层:位于Boot-loader之上,提供了基础的系统服务和功能,如内存管理、中断处理、任务调度等。它确保了应用层软件能够在统一、稳定的软件环境中运行。

策略应用层:是软件架构的最上层,直接面向用户需求和车辆控制策略。它包含了实现车辆各项功能所需的逻辑和算法,以及与用户交互的界面等。

二、软件刷写

在嵌入式系统中,软件刷写是更新和升级软件的重要手段。当控制器复位后,会根据外部硬件配置选择boot-to-flash模式,跳转到Boot-loader并执行RAM自检。若自检成功且检测到有效的应用软件,则跳转到应用软件运行;否则,进入Boot-loader模式,等待刷新有效的应用软件。

三、底层软件与硬件抽象层

底层软件(硬件依赖层):包括复杂驱动、看门狗、基础服务等,这些基础服务如系统调度所需的定时器、中断管理以及一些通用处理函数(如PLL驱动、Flash驱动、内存管理驱动、定时器驱动)等,确保了硬件资源的有效管理和利用。

硬件抽象层(HAL):对IO口、PWM、CAN、SPI等功能模块进行抽象定义,使得应用程序能够实现不同底层平台的移植。它提供了一个统一的接口,使得应用层软件能够屏蔽底层硬件的差异,从而实现跨平台的兼容性。

四、软件集成

软件集成是将应用层软件与底层软件集成为一个可刷写到硬件中的整体软件。在集成过程中,需要处理各种变量映射关系,确保应用层能够正确调用底层上传的接口变量或函数。同时,为实现硬件更改及平台移植,底层软件平台采用宏和脚本来完成全局变量和API的自动生成,提高了软件的可维护性和可扩展性。

综上所述,汽车嵌入式软件是一个复杂而精细的系统工程,它涉及到多个层面和环节的协同工作。通过合理的软件架构设计和精细的软件刷写、集成过程,可以确保嵌入式软件在汽车中的稳定运行和高效执行。


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