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1、第4 0 卷第7 期同济大学学报(自然科学版)C o l，4 0N o 72 0 1 2 年7 月J O U R N A L O F I 0 N G J I I I N 帆R s I T Y(N 棚I：A I，S C I 斟C E)J u l 2 0 1 2文章编号：0 2 5 3 3 7 4 X(2 0 1 2)0 7 1 0 6 4 0 7D O I：1 0 3 9 6 9 j i s s n 0 2 5 3 3 7 4 x 2 0 1 2 0 7 0 1 8汽车嵌入式系统开发方法、体系架构和流程魏学哲h 2，戴海峰1”，孙泽昌1 2(1 同济大学新能源汽车-r 程中心。上海2 0 1 8
2、 0 4 12 同济大学汽车学院，上海2 0 1 8 0 4)摘要；介绍了汽车嵌入式系统的内涵，回顾了汽车嵌入式系统的技术发展历史，分析了未来汽车嵌入式系统发展的特点，并得出以下结论：开发一个高效、可靠的汽车嵌入式系统离不开简明精确的开发方法、完善细致的体系架构和详细合理的开发流程在此基础上，概括了汽车嵌入式系统开发的技术体系。并具体缝从基于模型的开发方法、基于A U T O S A R(a u t o m o t i v eo p e ns y s t e ma r c h i t e c t u r e)的体系架构以及基于V 模式的开发流程3 个方面介绍了该技术体系这三者分别从对象的描述、
3、对象的层次结构和开发的时间顺序3 个不同的方面对嵌入式系统的开发方法做了定义和约束，从而保证了这个开发体系的可靠性和完整性关键词：汽车嵌入式系统I 基于模型的开发方法A U T()驯t(a u t o m o t i v eo p e ns y s t e ma r c h i t e c t u r e)#V 模式方法论中图分类号：U 4 6 3 6文献标识码：AM e t h o d o l o g y，A r c h i t e c t u r ea n dD e v e l o p m e n tF l o wo fA u t o m o t i v eE m b e d d e dS
4、 y s t e m s朋曩X u e d z e l”，1),4 IH a i f e r u 3 1”，S U NZ e e h a 御1。(1 C l e a nE n e r g yA u t o m o t i v eE n g i n e e c m gC e n t e r，T o n g j iU n i v e r s i t y S h a n g h a i2 0 1 8 0 4，a l i l a；2 C o l l e g eo：fA u t o m o t i v eS t u d i e s，T o n g j iU n i v e r a i 埘，S k a n
5、 g h a i2 0 1 8 0 4，C h i n a)A b s t r a c t：T h i sp a p e rr e v i e w st h eh i s t o r yo ft h ea u t o m o t i v ee m b e d d e ds y s t e m，a n di t sp r i n c i p l e sa n df u t u r ec h a r a c t e r i s t i c sa r ea l s oi n t r o d u c e da n da n a l y z e d Ac o n c l u s i o ni sd r
6、a w nt h a tt od e v e l o pah i 曲e f f i c i e n ta n dr e l i a b l ea u t o m o t i v ee m b e d d e ds y s t e mr e l i e so na na c c u r a t ed e v e l o p i n gm e t h o d，as y s t e m a t i ca r c h i t e c t u r ea n dar e a s o n a b l ep r o c e s s Ad e t a i l e di n t r o d u c t i o n
7、t 0t h i sm e t h o d o l o g yi n c l u d i n gt h em o d e lb a a e dd e v e l o p m e n t：彻)。t h eA U T O s A Ra r c h i t e c t u r ea n dt h eVm o d ed e v e l o p m e n tp r o c e s si sa l s og i v e n 1 1 舱啪d e f i n e st h ed e s c r i p t i o no ft h eo b j e c t，t h eA U T O S A Ra r c h
8、i t e c t u r ed e s c r i b e st h es t r u c t u r eo ft h eo b j e c t a n dVn 1 0 d ep r o c e s sg u i d e st h e8 e 1 H e n c eo ft h ed e v e l o p m e n ts t e p s W i t l lt h em e t h o d o l o g y，t h er e l i a b i l i t ya n di n t e g r i t yo ft h ea u t o m o t i v ee m t】e(1 d e ds
9、y s t e md e v e l o p m e n t 盟nb eg u a r a n t e e d K e yw o r d s：a u t o m o t i v ee m b e d d e ds y s t e m；m o d e lb a s e dd e v e l o p m e n t(M B D)；a u t o m o t i v eo p e ns y s t e ma r c h i t e c t u r e(A U T O S A R)IVm o d e；m e t h o d o l o g y自2 0 世纪7 0 年代以来，电子技术和车辆技术就密切地结
10、合起来，在车辆电子控制应用中，嵌入式系统是控制系统实现的最基本形式从2 0 世纪8 0年代开始，现场总线通信技术被引入到车辆的电子控制中，基于总线通信的，以微控制器为基本节点的分布式控制系统将车载嵌入式控制应用推向了更高的阶段，导致了系统控制器多层次化结构，使系统对少数个别量的操作变为对群量的操作并产生了控制器之间复杂的互操作同时，嵌入式系统的开发重点也从对单个控制器的实现演变成了对一个分布式网络系统的实现，其实现的复杂性显著提高上市时间短、单体成本敏感、长时间使用、应用环境复杂是汽车嵌入式系统区别于一般应用的重要特征由此也带来了开发方法、体系架构和开发流程的复杂性与特殊性因此，对于汽车嵌入式
11、系统开发的组织者和工程师而言，对开发方法、体系架构和开发流程的理解至关重要本文分别从基于模型的开发方法、A U T O S A R(a u t o m o t i v eo p e ns y s t e ma r c h i t e e t u r e)的体系架构和V 模式的开发流程3 个方面展开讨论，介绍了现代汽车嵌入式系统开发的最新技术体系1 汽车电子系统与嵌入式系统的内涵按照对汽车行驶性能作用的影响，可以把汽车电子产品归纳为2 类m：一类是汽车电子控制装置，收稿日期：2 0 1 1-0 5-0 4基金项且：国家。八六三”高技术研宠发展计划(2 0 1 1 A A I I A 2 6 5)
12、l 上海市重点学科建设资助项目(1 3 0 3)第一作者：魏学哲(1 9 7 0 一)，男，教授，博士生导师，工学博士，主要研究方向为额能源汽车车载电源系统E-m a i l 二w e i x z h t o n s i l e d u m万方数据第7 期魏学哲，等：汽车嵌入式系统开发方法、体系架构和漉程即所谓“机电结合”的汽车电子装置，典型系统如电子燃油喷射系统、制动防抱死控制、加速防滑控制、牵引力控制系统等可以认为，第l 类电子系统的关键词是“控制”另一类是车载汽车电子装置，车载汽车电子装置是在汽车环境下能够独立使用的电子装置，它们包括汽车信息系统(行车电脑)、导航系统、汽车音响及电视娱乐
13、系统、车载通信系统、上网设备等，第2 类电子系统的关键词是“信息”对于第1 类系统，电子与机械系统的关系如图1 a，其中，电子系统又分为传感器、执行器和嵌入式控制器而对于第2 类系统，其结构如图1 b 图中B C U 为电子控制单元(e l e c t r o n i cc o n t r o lu n i t)作用域电子a 汽车电子控制系统作用域络系统质b 汽车电子信息系统圈l 汽车电子系统F i g 1E l e c t r o n i cs y s t e m sf o rv e h i c l e s由图1 可见，汽车电子的核心是由微控制器、其外围电路及相关软件构成的E C U，即汽车
14、嵌入式系统(a u t o m o t i v ee m b e d d e ds y s t e m，A E S)嵌入式系统是由硬件和软件2 个部分组成，硬件通常包含嵌入式微处理器、存储器和外围接口电路，软件主要由引导程序、驱动程序、操作系统和应用程序等部分组成整个系统通常被嵌入在被控对象内部，并通过1个或者多个网络连接起来，对来自外部和内部的信号进行响应，从而形成一个复杂的反应式控制系统2A E S 开发的特点及发展趋势2 1A E S 开发的困难及特点汽车中被控制对象及其控制执行器件常常是耦合了物理学、机械学、电工学、动力学、流体力学、热力学甚至电化学问题的综合体对它们的理解所需要的知识
15、结构从学科跨度来讲要大大突破电子与控制专业的局限同时也对建模理论的发展以及建模仿真工具的进步提出了更高的要求另外，由于特殊的使用方式，对于汽车嵌入式系统还提出了诸如可靠性、灵活性等多方面的要求，因此，汽车嵌入式系统与传统嵌入式系统的开发有着明显的区别结合被控对象的特点和嵌入式系统的分布式实现，汽车嵌入式系统具有如下特点 z】：异构性、网络化、高可靠性、强灵活性及多种非功能约束2 2 未来A L E S 开发具备的基本特点为了高效设计出可靠的汽车嵌入式系统，许多开发思想相继提出，汽车嵌入式系统的开发出现了以下的发展趋势隅5 ：算法与实现相分离，提高控制算法的专业性和软件实现的高效性系统设计模型化
16、，便于开发团队交流、优化设计、管理代码、系统测试以及管理文档系统实现自动化，提高软件开发的效率，降低汽车电子软件开发的成本应用与平台相独立，以支持系统软件与硬件平台相分离，使软硬件并行开发成为可能系统架构标准化，提高汽车电子软件的复用性和可移植性基于验证和可靠性保障，不仅可以防止错误传递，而且可以保证系统设计的正确性上述的汽车嵌入式系统开发趋势已日趋明显，在其中相关的技术、体系、标准也相应被提出来，图2给出了各开发趋势发展过程中相关的技术、体系和标准，图中R T W 为实时工具箱(r e a lt i m ew o r k s h o p)；E M C 为电磁兼容性(e l e c t r o
17、m a g n e t i cc o m p a t i b i l i t y)3A L E S 开发的技术体系与方法对于汽车嵌入式系统而言，开发技术体系应包括开发方法、系统架构和开发流程3 个最基本方面(1)开发方法重点是开发嵌入式系统所采用的抽象化的符号体系及操作方法用什么样的符号体万方数据同济大学学报(自然科学版)第4 0 卷系来描述一个对象，对于针对对象进一步研究起着十分关键的作用这里主要关心的是语言的功能、可读性、语义是否精简、语言的兼容性和移植性(2)系统架构嵌入式系统的软硬件结构和软件层次性从结构上实现了分而治之的思想软硬件的独立性程度可以很好地表征系统架构的完善程度，通常，越
18、高级成熟的系统架构就越能更好地实现嵌入式系统的软硬件解耦，从而使嵌入式系统的设计更为简单、可靠(3)开发流程主要考虑开发步骤的顺序对开发过程的影响，从时序上保证分而治之的可行性通常可将开发过程分为2 个阶段，一是功能分解细化的过程，即将整个系统功能分解为单位元素的子功能，二是将各个单位元素的子功能重新有序地组合起来，再测试所组合的功能是否能实现预定的目标I。R T 自W 动,T 代a r g 码e t 生l i n 成k 等，_ 系统实现自动化t o s A R 体系等一_ 应用域平台相独立H 系统架构标准化l 测试标准和方法I 功能、E M C、可靠叫验证与町靠性保障性测试等)图2 汽车嵌入
19、式系统的技术、体系和标准F i g 2T h et e c h n o l o g y。s y s t e ma n ds t a r t d a r do fa u t o m o t i v ee m b e d d e ds y s t e m4 基于模型的开发方法4 1基于模型开发方法的产生及定义随着汽车嵌入式系统越来越复杂，系统开发的时间和空间的跨度也相应变大，基于模型的开发方法(m o d e l-b a s e dd e v d o p m e n t，M B D)也得到了越来越广泛的应用基于模型的软件设计方法是一种以模型为中心的软件设计方法该方法通过采用特定的建模语言对系统进行
20、建模，抽象出软件系统的关键问题，并描述系统的解决方案；通过采用形式化的工具对系统模型进行验证，以保证系统设计的正确性 2 6 很多前期的开发模式促进了M B D 的发展，其中包括：基于模型的控制设计，这种模式往往会建立被控系统的模型来进行控制系统设计模型驱动设计，这种模式强调对系统概念、模型及其转化、软件进行图形化的描述基于模型的信息管理，这种模式中，模型被用来关联和组织信息基于模型的测试，这种模式一般利用模型来进行如硬件在环测试等4 2 基于模型开发方法的优势M B D 的优势主要体现在如下5 个方面 6 ：(1)精确简明的对象描述采用模型描述系统可避免因文字或语言引起的歧义，此外，模型无需
21、修饰词，使对象结构简单(2)文档的管理、分析和综合简单采用模型结构后系统可实现模块化设计，也使系统的复杂功能得以分解，从而使系统的关系、分析和综合更简单(3)产品开发周期短基于M B D 的开发方法可直接或间接地提高开发效率，从而缩短上市时间直接的影响冈素包括通过信息交流带来的共同开发、产品发布前的设计评估、开发过程的自动化实现等；间接的影响可通过提高文档管理等方面来达到(4)设计成本低通过计算机辅助设计和优化，M B D 可以通过选择高性价比的解决方案来达到降低成本的目的(5)产品质量高采用M B D 开发的过程中，模型的运用有助于增加对所设计系统的理解，从而有助于保证产品的质量；系统方案的
22、自动化实现可降低人为带来的错误；采用基于模型的系统分析和测试方法对系统进行验证则进一步保证了系统的质量4 3M B D 在汽车嵌入式系统开发中的应用目前，M B D 在汽车嵌入式系统中的应用是一个研究热点一般而言，汽车嵌入式系统的开发涉及多个公司和多个领域，这是由汽车嵌入式系统的多样性所决定的在这个多领域的开发中，有些开发是通过基于模型的方式进行的，然而有些领域的开发，如软件开发等仍很大程度上停留在依赖于手写文档和C 代码的开发方式事实上到现在为止，还很少有系统级别的M B D 支持工具用于整合组建网络、系统架构和信息管理在下文描述的基于V 模式的开发流程中，M B D方法可得到充分应用，如图
23、3 从图3 可见，从系统需求分析阶段开始直至最终的验收测试均可基于不同层次的模型进行开发，并可做到分析、设计同步具体来讲，M B D 方法在汽车嵌入式系统开发中主要用于4 个方面 2,6-7 (1)概念设计与交流通过1 个或多个可共享的模型来表征系统已经成为系统没计中交流核心概念的一个有力手段更进一步，如果所建立的模型可以万方数据第7 期魏学哲等：汽车嵌入式系统开发方法、体系颦构和流程同时描述系统行为，那么，通过模型进行沟通可以及早验证系统设计是否满足期望由于这种模型可以用来沟通系统设计，因此可成为分析和决策的基础需求分分析墼燮!：h 诞时总线性J 1 j 率h，埘燕宜仝I Z艘障存忍其他r=
24、：=：=窭划墨卜匿喱J 蕃群H 骷I 件设计I l 盟鲎旦一系统测广囱，翩 垡里生堕图3M B D 在汽车嵌入式系统开发全过程中的应用F i g 3T h ea p p l i c a t i o no fM B Di nt h ew h o l ep r o o f 8o ft h ea u t o m o t i v ee m b e d d e ds y s t e md e v e l o p m e n t(2)设计信息的文档化与管理现代汽车嵌入式系统的设计强调全生命周期的质量管理，因此，文档在产品开发设计、生产、维护和回收的各个阶段起着极其重要的作用以文本为基础的文档管理方式已经逐
25、渐不能满足该需求当产品较为复杂时，大量的文档可能会导致管理难度的加大并影响开发的进程，特别是在不同阶段产生相互关联的文档(如需求文档和设计规格文档)时难度更大基于模型的信息管理通过使用模型来描述信息和它们之间的关系，从而使得技术的可复用性和可维护性大大提高(3)系统分析分析手段常常用来作为设计的推测、验证，通过分析来确定所没计系统的行为是否满足期望对于汽车嵌入式系统而言，分析尤其重要，因为有些重要性质如系统逻辑判断、系统时序功能(特别对于分布式汽车嵌入式系统)、错误及诊断等通过传统的人工方式很难进行检验；同时，由于汽车嵌入式系统的工作往往与整车环境密切相关，因此上述分析有时需与运行环境相结合通
26、过测试、仿真、快速原型、基于模型的自动化测试及验证等手段，M B D 提供了比传统验证技术更有优势的分析手段(4)系统综合综合是指利用工具来生成或辅助生成设计的系统和相关的文档如果对利用模型进行综合的规则制定完整，那么可以通过自动综合的手段来实现系统目前汽车嵌入式系统开发中已经出现几种自动综合的应用一个典型的例子是从模型中自动生成产品代码(c o d eg e n e r a t i o nf r o mm o d e l)这种模式中，系统的特性以及行为通过图形化建模语言工具来描述，如M A T L A B S i m u l i n k 所建立模型可以用来分析系统的功能并能作为系统实现的基础
27、其他一些应用还包括文档及测试信息的自动生成和分析等5 基于A U T O S A R 的体系架构5 1A II m 0 S A R 的产生和发展随着汽车应用要求的不断提高，软件总量也随之迅速增长。这导致了系统的复杂性和成本的剧增，A U T()S A R 就是在这样的背景下诞生的为了提高软件的管理性、移植性、裁剪性和质量，各大整车厂商和零部件厂商开始着手联合制定软件的标准化接口A U T 0 s A R 架构系统就是整车厂与零配件厂多年共同努力的成果A U T O S A R 是面向汽车工业的通用嵌入式系统架构，实现标准的接口、高质量的无缝集成、高效的开发以及通过新的模型来管理复杂的系统5 2
28、A U T O S A R 的核心思想和作用A U T O S A R 的根本宗旨是建立汽车电气电子架构的开放式标准，使其成为汽车嵌入式应用功能管理的基础架构其核心思想在于“统一标准、分散实现、集中配置”统一标准才能给各个厂商提供一个通用的开放的平台；分散实现则要求软件系统层次化、模块化，并且降低应用与平台之间的耦合度；不同模块来自不同的厂商，它们之间存在复杂的相互联系，要想将其整合成一个完善的系统，必须要求将所有模块的配置信息以统一的格式集中管理起来，集中配置生成系统为实现A U T O S A R 所制定的目标，这个架构应具备如下功能：解决汽车功能的可用性和安全性需求；保持汽车电子系统一定
29、的冗余；可以移植到不同汽车的不同平台上；实现标准的基本系统功能作为汽车供应商的标准软件模块；通过网络共享软件功能；集成多个开发商提供的软件模块；在产品生命期内更好地进行软件维护；更充分地利用硬件平台的处理能力；可实现汽车电子软件的更新和升级等5 3A U l D S A R 的体系架构A U T O S A R 定义一个软件架构以支持汽车电子系统的集成其体系架构从上至下依次为应用层、运行环境层(r u n t i m ee n v i r o n m e n t，R T E)、系统服务层、E C U 抽象层和微控制器抽象层以及复杂驱动模块，如图4 一般情况下，每一层只能使用下一层的接口，并向上
30、一层提供服务接口万方数据同济大学学报(自然科学版)第4 0 卷(1)应用层包括应用软件组件、传感器和执行器软件组件，都位于应用层该层的软件组件通过R T E 进行内部通讯和访问E C U 资源应用层的软件实现独立于微控制器、E C U(2)R T E 层R T E 层为应用层提供通讯服务R T E 层的实现与E C U 和具体应用相关，必须为每个E C U 分别实现A U T O S A R 软件组件之间通信需要通过R T E(3)服务层包含通讯、服务、操作系统等模块它为应用和基础软件模块提供基本服务，包括：操作系统服务、汽车网络通讯和管理服务、存储服务、诊断服务和E C U 状态管理服务层的
31、实现部分与微控制器、E C U 和具体应用相关(4)E C U 抽象层E C U 抽象层抽象出E C U 结构，如外设与E C U 的联接方式等虽然该层与E C U平台相关，但是与微控制器是无关的这种无关性是由微控制器抽象层来实现的(5)微控制器的抽象层(m i c r o c o n t r o l l e ra b s t r a c t i o nl a y e r，M C A I。)微控制器的抽象层是实现不同硬件接口统一化的特殊层，通过微控制器的抽象层可将硬件封装起来，避免了高层软件直接与微控制器的寄存器打交道M C A L 提供消息机制，并以此将指令、响应和信息分离成不同的过程微控制
32、器抽象层包括微控制器相关的驱动，它负责管理微控制器的外部设备，并将微控制器的信号提供给基础软件的元件图4A U I Y 毽A R 体系架构P i g 4T h es y s t e ms t r u c t u r eo fA U T O S A R(6)复杂驱动模块对复杂传感器和执行器进行操作的模块由于涉及到严格的时序问题，在A U T o s A R 中没有被标准化这些特殊的模块可以被映射到复杂驱动层5 4 基于A U I D S A R 体系的系统开发过程基于A U T O S A R 体系的系统开发过程如图5所示，图中S W C 为软件组件(s o f t w a r ec o m p
33、 o n e n t)；0 S 为操作系统(o p e r a t i n gs y s t e m)；C O M 为组件对象模型(c o m p o n e n to b j e c tm o d e l)A U T O S A R 架构所使用的各类软件构件应该是预先定义好的，而且各个构件之间应该保持相互独立，与硬件也是独立的因此，在开发支持回图5A U T O S A R 体系的开发过程F i g 5T h ed e v e l o p m e n tp r o c e s so fA U T O S A Rs y s t e mA U T O S A R 架构的系统时，只将所需软件构件按
34、拓扑关系合理连接，再通过A U T O S A R 工具将各软件模块映射到各个E C U 上，就可实现系统功能忑分二口一翻暖一件一园困豳困万方数据第7 期魏学哲等：汽车嵌入式系统开发方法、体系架构和流程6 基于V 模式的开发流程6 1 传统开发流程分析传统的开发方法是一种典型的串行开发模式，如图6 所示 8 传统开发流程的具体问题表现在：直到台架调试，控制器才真正与被控对象结合，即系统设计的错误到此时才真正暴露单元调试阶段，软、硬件的错误往往交织在一起，单纯软、硬件工程师都不易单独解决，因此对调试人员要求较高开发过程非常难以回溯，即排除错误比较困难系统仿真阶段和实现阶段脱离以c 语言为代表的应
35、用程序直接和单片机硬件打交道，因此程序的可读性、可继承性、可移植性不够好这种低效高成本的传统开发方式在很大程度上阻碍了嵌入式系统的进一步发展，各个厂商为了提高产品开发的效率，减小产品上市风险，纷纷提出不同的开发流程，其中最有效的就是V 模式的开发流程图6 传统开发流程H g 6T r a d i t i o n a ld e v e l o p m e n tp r o c e s s6 2V 模式开发流程的基本步骤V 模式开发流程的特点是无论进行开发、编程或测试总是在同一环境下工作，开发过程的每一步都可以得到验证使用这一方法最直接的效果就是加速和简化了开发流程，如图7 该流程覆盖了从设计阶段
36、的需求分析、功能设计与实现到组件、集成的虱麓控制器模型l|盈f 石舯H T L S 制器模碰被拧对象模型测试再到最后的集成的所有工作 9-1 1 1 V 模式开发流程的具体步骤包括：(1)需求定义与功能设计根据系统的功能要求在M A T L A B S i m u l i n k 等环境下进行图形化建模，建立控制器模型和被控对象模型，并进行离线仿真和分析这一过程也称为模型在回路(m o d e li nt h el o o p，M I L)(2)快速控制原型(r a p i dc o n t r o lp r o t o t y p e，R C P)建立实时仿真模型，并下载到原型系统中，接入实
37、际被控对象进行测试，以验证控制系统软硬件方案的可行性(3)目标代码生成采用产品代码生成软件(如常用的T a r g e t l i n k 或E m b e d d e dC o d e 等)对模型进行转换，自动生成产品代码这个过程可以针对特定E C U 进行代码优化(4)硬件在环(h a r d w a r ei nt h el o o p，H I L)采用真实控制器，被控对象或者系统运行环境部分采用实际物体、部分采用仿真模型来模拟，进行整个系统的仿真测试(5)测试与标定用于在系统集成中对E C U 进行标定和测试，在便利的情况下对E C U 进行必要的参数调整现代的V 模式的开发流程往往依
38、赖于计算机辅助控制系统设计(c o m p u t e r-a i d e dc o n t r o ls y s t e md e s i g n，C 脚)，将计算机支持工具贯穿于控制系统开发测试的全过程，不仅仅是进行控制方案的设计和离线仿真，还包括实时快速控制原型、产品代码生成、硬件在环测试和系统标定和测试同时在开发过程中引入“V e r i f i c a t i o n”和“V a l i d a t i o n”，其中，“V e r i f i c a t i o n”检验开发的结果是否与用户需求相符合，“V a l i d a t i o n”检查用户需求和开发结果是否符合原始目的
39、，并形成一个严谨完整的流水线型的控制系统开发过程，从而实现高效可靠的系统开发6 3v 模式开发流程的特点从功能分析的角度而言，V 模式的开发流程可以分为功能分解和功能集成2 个部分，V 模式的左侧(从功能设计到自动代码生成)表示的是系统功能的分析和分解V 的右侧(从自动代码生成到标定)表示的是系统功能的整合和综合表1 总结了V 模式开发流程与传统开发流程特性的比较幽拶一7总结与讨论圈7 依赖于C A C S D 的E C U V 模式开发F i g 7 那V m o d e d e v e l o p m e n tb a s e d o n C A C S D开发一个高效、可靠的汽车嵌入式系
40、统离不开万方数据同济大学学报(自然科学版)第4 0 卷表l 传统流程与V 模式流程比较T a b 1C o m p a r i s o nb e t w e e nt r a d i t i o n a la n d参考文献：Vm o d ep r o c e s s简明精确的开发方法、完善细致的体系架构和详细合理的开发流程以上三者分别从对象的描述、对象的层次结构和开发的时间顺序3 个不同的方面对嵌入式系统的开发方法做了定义和约束，从而保证了这个开发体系的可靠性和完整性上述技术体系所带来的实现方法革新主要包括：(1)在系统级别的开发中强调和对象的结合，主要技术包括基于对象的建模；基于模型的控制
41、软件开发；快速控制原型技术；硬件在环仿真技术等(2)在系统功能的分布式实现方面，主要技术包括总线技术的发展；基于总线通信和网络管理的嵌入式操作系统的引入(如O S E K V D X 规范等)；A U T O S A R 体系的提出等(3)在支持团队协作开发方面，主要技术包括模型的软件开发；代码自动生成；在线标定与程序刷写；在线和离线诊断等在上述技术理念的支持与引导下，汽车工业中相关技术逐步得到推广，主要将集中在以下方面(1)技术规范体系和标准的逐步确立如汽车嵌入式系统在硬件方面逐步建立了E M C 规范、可靠性测试规范等(2)开发流程的逐步统一汽车整车及零部件厂商逐渐认识到，不仅要在产品接口
42、、功能及质量认可上统一标准，还要在开发过程控制中统一标准，如前所述的V 模式即是对开发流程的一个总结(3)开发理念工具化在汽车E C U 开发中，在各个层面逐渐形成了自己独有的方法论和标准体系要达到如此复杂的标准，就必须采用专用的经过认可的开发工具，需要诸多工具开发者的支持 1 魏学哲戴海峰汽车嵌入式系统原理、设计与实现E M 北京：电子工业出版社，2 0 1 0 W E lX u e z h e，D A I t a f f e n g A u t o m o t i v ee m b e d d e ds y s t e mt l 砣m，。d e s i g na n di m p l e
43、m e n t a t i o nE M 3 B e i j i n g：E l e c t r o n i cI n d u s t r yP r e s s，2 0 1 0 2 N i o l a sN a v e t F r a n c o i s eS i m o n o t-L i o n，A u t o m o t i v ee m b e d d e ds y s t e m sh a n d b o o k E M B o c aR a t o n：C R CP r e s s。2 0 0 9 3 B r oM a n f r e d O m l l e n g e si na
44、 u t o l n o f i v es o f t w a r ee n g i n e e r i n g Cq I P r o c e e e i m g s-I n t e r n a t i o n a lC o n f e r e n c eo fS o f t w a r eE n g i n e e r m g，P i s c a t a w a y l s n ，2 0 0 6：3 3 4 2 4 A l e x a n d e rP r e t s c h n e r，M a n f r e dB r o y。I n g o l fHK r u g e r，e ta 1
45、S o f t w a r ee n g i n e e r i n gf o ra u t o m o t i v es y s t e m s：ar o a d m a p C P r o c e e d i n g so fF 0 5、E 0 7F u t u r eq fS o f t w a r eE n g m e e r i a g P i s c a t a w a y：s m ，2 0 0 7：6 6-8 2 5 J o r gS c h a u f f e l e。T h o m a sZ u r a w k 汽车软件工程原理、过程，方法、工具E M 张疑，译北京：电子工业
46、出版杜2 0 0 8 J o r gS c h a u f f e l e，T h o m a sZ u r a w k A u t o m o t i v es o f t w a r ee n g i n e e r i n gp r i n c i p l e s，p r o c e s s e s，m e t h o d s，a n dt o o l s M T r a n s t a t e db y 刁拍_ N GJ u B e i j i n g：E l e c t r o n i cI n d u s t r yP r e m。2 0 0 8 6 M a r t i nR a
47、p p l，P e t e rB r a u n，M i c h a e ly o nd e rB e e c k，e ta 1 A u t o m o t i v es o f t w a r ed e v e l o p m e n t：am o d e lb a s e da p p r o a c h C 3 S A EW o r l dC o n g r e s s E x h i b i t i o n D e t r o i t：M I 2 0 0 2 0 1 0 8 7 5 7 C h r i s t i a nB u m e，B a n s-G e r h a r dG r
48、o s s，C h r i s t i a nP e p e r A p p l y i n gam o d e l b a s e da p p r o a c hf o re m b e d d e ds y s t e md e v e l o p m e n t C C o n f e r e n c eO nS o f t w a r eE n g i n e e r i n ga n dA d v a n c e d A p p l i c a t i o n s P i s c a t a w a y：I s n ，2 0 0 7：1 0 8-1 1 5 8 戴梅酶，魏学哲，孙泽
49、昌V 模式及其在现代汽车电子系统开发中的应用r J 机电一体化，2 0 0 6，1 2(6)：2 0n A I h f f e n g，W E IX u e z b e。S U NZ e c h a n g V-m o d ea n di t sa 1)p l i c a t i o mi nd e v e l o p m e n to fm o d e r na u t o m o b i l ee l e c t r o n i c ss y s t e m s J M e c b a t r c n i c s。2 0 0 6，1 2(6)：2 0 9 邹红明，丁能根，王伟达，等A B
50、S。V 模式”开发中的快速控制器样件制作和硬件在环仿真的研究 J 3 汽车工程，2 0 0 9，3 1(4)：3 5 7 z 0 U 酗l 舯i I I g，D 巧l GN e n g g e n，W A N Gw e 池，e ta I R e s e a r c hO nt h eR C Pa n dH 1 L Sf o rA B SV-c y c l ed e v e l o t a n e n t口 A u t o m o t i v eF _ r 暇i n e e r i n g。2 0 0 9，3 1(4)：3 5 7 D o 李建秋，田光宇，卢青春等利用V 型开发模式研制燃料电池混