新能源汽車里的嵌入式
時間：2019-09-25 來源：成都中心，張老師
隨著科技的不斷進步，我們身邊的電子產品正在悄悄的改變著這個世界，還記得改變生活的是什么嗎？電子去掉一個字，電，當人們學會了用電整個世界便沒有了黑暗，沒有了寒冷，給予我們人類生存的保障，可以使用電來做各種各樣的事情，隨著時間與科技的發展，電的應用越來越廣泛，并且好像是賦予了電一個特殊的能力，叫做電子，我們把能源變得間接可見，甚至可以直接看見，今天我們來聊一聊也是最近比較火熱而又環保的話題，新能源汽車里面的電子嵌入式技術。
大家都知道，在傳統汽車的時代，人們排放了對我們家園有害的尾氣，歷時這么多年，新能源汽車終于出現在我們的眼中了，而且也已經過了試驗期走向成熟期了，那么它的里面都包含哪些技術呢？另外對電源的續航能力大家肯定都非常關注，它是怎么計算電池的續航能力又是怎么提升的續航能力呢？
在新能源汽車中，都避免不了使用嵌入式的技術，我們通過微處理器來對整個汽車的參數進行校準，進行功能實現，進行能源的節約和判斷，其中我們就拿中控臺來說，就是一個典型的嵌入式電子設備，其中包括AUTOSAR安全系統，現在的汽車正向著更高的安全性、經濟環保性、舒適性、便捷性發展，從而為汽車電子系統帶來了前所未有的復雜性，因為需求越來越多，更多的數據需要在整車電子系統中被處理被傳遞，據統計，在現代的汽車上平均每臺車有25個以上的ECU（電子控制單元），在高端車型中甚至有超過100個ECU，更不用說未來還要迎接車聯網的挑戰。
汽車行業中的從業人員在很早的時候就預測到了這樣的發展趨勢，他們在很早的時候就在思考怎么應對復雜的電子系統設計，怎么能夠讓汽車電子系統開發更靈活，更有效率。在2003年的時候，行業內的幾大巨頭（包括BMW, Bosch, Continental, DaimlerChrysler, Volkswagen, Siemens VDO）聯合建立了AUTOSAR聯盟，目的是一起開發并建立一套真正的開放的汽車電子電器架構（也就是我們現在所說的AUTOSAR標準或者AUTOSAR架構，我們經常提到的AUTOSAR一般就是指AUTOSAR構架/標準，AUTOSAR的全稱是AUTomotive Open System ARchitecture），隨著多年的發展，越來越多的行業內的公司加入到了AUTOSAR聯盟中，這其中有OEM（汽車整車廠），Tier1（汽車零部件供應商），芯片制造商以及工具制造商，AUTOSAR構架/標準也成為了汽車E/E設計的發展方向。AUTOSAR架構和標準的目標是：
滿足未來汽車的需求，例如可用性和安全性、軟件升級更新需求、可維護性等
增加軟件的靈活性和可擴展性來實現軟件的集成和整合
實現商用現成的跨產品線的軟件硬件
控制產品和流程的復雜度和風險
優化成本
還有一種叫做OSEK1993年德國汽車工業界提出了OSEK(德文:Offene Systeme and deren Schnittstellen fur die Elektronik im Kraftfahr-zeug)體系，其含義是汽車電子開放式系統及其接口。這個體系的最早倡導者有：寶馬、博世、戴姆勒克萊斯勒、歐寶、西門子、大眾和卡爾斯魯厄大學的工業信息技術研究所。法國的汽車制造商標致和雷諾于1994年加人了OSEK體系，并將法國汽車工業使用的汽車分布式運行系統(Vehicle Distributed eX-ecutivr, VDX)也納人這一體系，VDX的作用與OSEK相似。
在1995年召開的研討會上，眾多的廠商對OSEK和VDX的認識達成了共識，產生了OSEK/VDX規范(1997年發布)，本文簡稱OSEK規范。它主要由四部分組成:操作系統規范(OSEK Operating System,OSEK OS)、通信規范(OSEK Communication , OSEK COM )、網絡管理規范( OSEK Net Management, OSEK NM)和OSEK實現語言(OSEK Implementation Language,OIL)。此后，各軟件生產廠商都相繼推出了符合OSEK規范的產品，比較典型的有WINDRIVER公司的OSEKWorks ,ETAS公司的ERCOSEK,MOTOROLA的OSEKturbo和美國密西根大學的EMERALDS-OSEK等。隨著該規范應用的不斷深人，其結構和功能不斷完善和優化，版本也不斷升級和擴展。目前OSEK OS2. 2 , OSEK COM2. 3 , OSEK NM2. 3和OIL2. 3已經提交ISO審議，即將成為一個國際標準。
OSEK規范為實現其制定的初衷并滿足汽車控制領域對系統安全性和節省有限資源的特殊要求，制定了系統而全面的操作系統規范。其特點主要有以下幾個方面。
實時性
由于越來越多的微處理器被應用到汽車控制領域，如汽車剎車的防抱死系統、動力設備的安全控制等這些系統直接關系著人的生命安全，即使出現絲毫的差錯也會導致危及生命安全的嚴重后果，因此要求操作系統具有嚴格的實時性。OSEK操作系統通過靜態的系統配置、占先式調度策略、提供警報機制和優化系統運行機制以提高中斷響應速度等手段來滿足用戶的實時需求。
可移植性
OSEK規范詳細規定了操作系統運行的各種機制，并在這些機制基礎上制定了標準的應用程序編程接口，使那些獨立編寫的代碼能夠很容易地整合起來，增強了應用程序的可移植性。OSEK還制定了標準的OIL，用戶只需更改OIL配置文件中與硬件相關部分，便可實現不同微處理器之間的應用程序移植。通過這些手段，減少了用于維護應用程序軟件和提高它的可移植性的花費，降低了應用程序的開發成本。
可擴展性
為了適用于廣泛的目標處理器，支持運行在廣泛硬件基礎上的實時程序，OSEK操作系統具備高度模塊化和可靈活配置的特性。它定義了不同的符合級別( Conformance Classes)，并采用對不同應用程序有可靠接收能力的體系結構，從而增強了系統的可擴展性。OSEK操作系統可以在很少的硬件資源(RAM,ROM,CPC時間)環境下運行，即便在8位微處理器上也是如此。
可以看得出來，新能源汽車中的引擎并不是短時期的產物，它已經包含了人類多年的心血最后產生的作品，很對汽車內置安卓系統，RTOS系統，還有多種系統并用不同位置負責不同傳感器的內容，我們都是通過嵌入式這個領域的技術，你是否覺得嵌入式很神奇呢？沒錯，其實不單單是新能源汽車，嵌入式這個詞兒可能誕生沒有多少時間，但是嵌入式的技術可以說從右微電子芯片的時候就已經有了嵌入式的概念，只是人們當時使用嵌入式開發的產品相對比較單一，比如說大家都不陌生的計算器、電子詞典、打印機、傳真機等，人們現在把嵌入式運用的更加廣泛，電視機、手機、游戲機、門禁設備、指紋識別設備、空調、洗衣機、微波爐等等等，沒準你家里現在就會數出來很多的嵌入式設備，所以呢汽車里面出現嵌入式技術就一點都不奇怪了，而且在傳統汽車里面的嵌入式技術也都是為了實現更多功能和安全性的保障，并沒有發揮嵌入式一直以來的優勢，電源管理，在新能源汽車崛起的時代，嵌入式技術是功不可沒的，有著良好的電源管理系統，充放電有的放矢，功能上面也非常成熟，實時性很高，自動泊車、定速巡航、行車記錄儀、全視角記錄儀、碰撞傳感器等一系列的功能加入，是不是讓你覺得科技感十足呢，嵌入式的發展也不單單針對于新能源汽車，現在不是經常聽到無人駕駛的消息傳出來嘛，國外已經在運用了，對于國內，由于交通復雜程度較高，現在只能在車輛不是特別的路段上行駛，這也是一個過程，我們活在新能源汽車，可能我們的孩子們就會活在無人車的領域了，讓我們為現代新能源汽車，為我們高速發展的嵌入式技術點贊。
