基于Simulink的OSEK嵌入式软件开发方法
摘要 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μC／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 嵌入式软件开发代码自动生成 Matlab／Simulink OSEK μC／OS－II
引 言
现在V型开发模式已成为使用最广的汽车软件开发流程标准。这一标准流程得到许多工具的支撑，有来自Mathworks的工具，如用于功能开发和仿真的Matlab／Simulink／Stateflow，用于自动代码生成的Real—TimeWorkshop，以及来自dSpace的工具。硬件有用于快速控制原型开发的AutoBox和用于硬件在环测试的模块，软件有产品级代码生成器TargetLink。它们在加快开发周期的同时，也提高了代码的可靠性。
平台软件方面，OSEK OS是广泛应用于汽车电子领域的嵌入式操作系统(RTOS)规范。它定义了一些基本的系统服务，比如任务处理、中断服务程序(ISR)处理、资源管理、事件处理以及报警服务等。
由上可知，将Matlab／Simulink的建模和仿真环境在代码生成阶段与OSEK OS规范相结合，将极大地方便开发。这方面Matlab已有针对OSEK／VDX的嵌入式对象模块，TargetLink也实现了部分结合，但两者都局限于特定的硬件，不能应用于不同的控制器和实时操作系统。
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，操作系统和硬件驱动。操作系统采用顺应OSEK规范的μC／OS－II(见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，含控制算法和中断服务程序(ISR)。控制算法完成控制任务，形式一般为Simulink模型。该模型可以和被控对象模型一起在闭环状态下完成功能仿真，同时也可以在代码生成阶段与硬件驱动以及操作系统API一起生成可在目标硬件上运行的程序。这里ISR可以有两种类型，可以是手写的C代码，也可以是Simulink模型中的触发子系统。在塑封电感器该子系统中的触发源是图1中所示的硬件层外设。
2 MATLAB环境下代码生成流程
差模电感器实时工作空间(Real－Time Workshop，RTW)代码生成流程包含下面几部分。
①仿真和模型文件(model．mdl)。通过手动添加C语言S函数可以扩展Simulink模型库。
②中间描述文件(model．rtw)。该文件描述了模型中系统和各模块以及它们之间的联系，可绕行电感以看作是模型文件的分层式的描述库文件。
③目标语言编译器(TLC)文件。目标语言编译器读取model．rtw文件中的信息，将模型最终转化成源代码。
TLC文件有两种形式，系统TLC文件和模块TLC文件。前者控制整扁平型电感个模型的代码生成，比如可以指定模型生成C语言源代码，而后者仅针对对应的模块。对每个手动添加的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。
④生成的源代码。图2中列举了生成的主要源代码，其中model．c是model．mdl对应生成的算法源代码。
对于生成的源代码可对其手动添加需要的ISR，或者整合一些成熟的C算法代码，然后在Keil环境下进行编译，生成嵌入式可执行文件。下面将model．mdl看作应用程序来讨论。嵌入式应用程序主要完成两类任务，周期性任务和事件驱动型任务。后者通常以ISR处理。
为了使Simulink模型能在RTOS中执行，必须将其划分成不同的任务。Targetlink中的任务划分如图3所示。TargetLink有两种划分方式，默认方式和自定义方式。默认方式下，TargetLink将模型中所主板电感有周期性的具有相同采样时间的子系统划归为独立任务，具有相同触发源的触发子系统结合在一起，要么和触发源一起归为同一任务，要么独立成为新的任务。自定义方式下，用户通过在子系统中添加特殊的“任务模块”(见图3中的“TaskA”、“Task B”、“Task C”)来任意地划分任务。平面变压器厂家 | 平面电感厂家
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