随着科技的不断进步,我们身边的电子产品正在悄悄的改变着这个世界,还记得改变生活的是什么吗?电子去掉一个字,电,当人们学会了用电整个世界便没有了黑暗,没有了寒冷,给予我们人类生存的保障,可以使用电来做各种各样的事情,随着时间与科技的发展,电的应用越来越广泛,并且好像是赋予了电一个特殊的能力,叫做电子,我们把能源变得间接可见,甚至可以直接看见,今天我们来聊一聊也是最近比较火热而又环保的话题,新能源汽车里面的电子嵌入式技术。
大家都知道,在传统汽车的时代,人们排放了对我们家园有害的尾气,历时这么多年,新能源汽车终于出现在我们的眼中了,而且也已经过了试验期走向成熟期了,那么它的里面都包含哪些技术呢?另外对电源的续航能力大家肯定都非常关注,它是怎么计算电池的续航能力又是怎么提升的续航能力呢?
在新能源汽车中,都避免不了使用嵌入式的技术,我们通过微处理器来对整个汽车的参数进行校准,进行功能实现,进行能源的节约和判断,其中我们就拿中控台来说,就是一个典型的嵌入式电子设备,其中包括AUTOSAR安全系统,现在的汽车正向着更高的安全性、经济环保性、舒适性、便捷性发展,从而为汽车电子系统带来了前所未有的复杂性,因为需求越来越多,更多的数据需要在整车电子系统中被处理被传递,据统计,在现代的汽车上平均每台车有25个以上的ECU(电子控制单元),在高端车型中甚至有超过100个ECU,更不用说未来还要迎接车联网的挑战。
汽车行业中的从业人员在很早的时候就预测到了这样的发展趋势,他们在很早的时候就在思考怎么应对复杂的电子系统设计,怎么能够让汽车电子系统开发更灵活,更有效率。在2003年的时候,行业内的几大巨头(包括BMW, Bosch, Continental, DaimlerChrysler, Volkswagen, Siemens VDO)联合建立了AUTOSAR联盟,目的是一起开发并建立一套真正的开放的汽车电子电器架构(也就是我们现在所说的AUTOSAR标准或者AUTOSAR架构,我们经常提到的AUTOSAR一般就是指AUTOSAR构架/标准,AUTOSAR的全称是AUTomotive Open System ARchitecture),随着多年的发展,越来越多的行业内的公司加入到了AUTOSAR联盟中,这其中有OEM(汽车整车厂),Tier1(汽车零部件供应商),芯片制造商以及工具制造商,AUTOSAR构架/标准也成为了汽车E/E设计的发展方向。AUTOSAR架构和标准的目标是:
满足未来汽车的需求,例如可用性和安全性、软件升级更新需求、可维护性等
增加软件的灵活性和可扩展性来实现软件的集成和整合
实现商用现成的跨产品线的软件硬件
控制产品和流程的复杂度和风险
优化成本
还有一种叫做OSEK1993年德国汽车工业界提出了OSEK(德文:Offene Systeme and deren Schnittstellen fur die Elektronik im Kraftfahr-zeug)体系,其含义是汽车电子开放式系统及其接口。这个体系的最早倡导者有:宝马、博世、戴姆勒克莱斯勒、欧宝、西门子、大众和卡尔斯鲁厄大学的工业信息技术研究所。法国的汽车制造商标致和雷诺于1994年加人了OSEK体系,并将法国汽车工业使用的汽车分布式运行系统(Vehicle Distributed eX-ecutivr, VDX)也纳人这一体系,VDX的作用与OSEK相似。
在1995年召开的研讨会上,众多的厂商对OSEK和VDX的认识达成了共识,产生了OSEK/VDX规范(1997年发布),本文简称OSEK规范。它主要由四部分组成:操作系统规范(OSEK Operating System,OSEK OS)、通信规范(OSEK Communication , OSEK COM )、网络管理规范( OSEK Net Management, OSEK NM)和OSEK实现语言(OSEK Implementation Language,OIL)。此后,各软件生产厂商都相继推出了符合OSEK规范的产品,比较典型的有WINDRIVER公司的OSEKWorks ,ETAS公司的ERCOSEK,MOTOROLA的OSEKturbo和美国密西根大学的EMERALDS-OSEK等。随着该规范应用的不断深人,其结构和功能不断完善和优化,版本也不断升级和扩展。目前OSEK OS2. 2 , OSEK COM2. 3 , OSEK NM2. 3和OIL2. 3已经提交ISO审议,即将成为一个国际标准。
OSEK规范为实现其制定的初衷并满足汽车控制领域对系统安全性和节省有限资源的特殊要求,制定了系统而全面的操作系统规范。其特点主要有以下几个方面。
实时性
由于越来越多的微处理器被应用到汽车控制领域,如汽车刹车的防抱死系统、动力设备的安全控制等这些系统直接关系着人的生命安全,即使出现丝毫的差错也会导致危及生命安全的严重后果,因此要求操作系统具有严格的实时性。OSEK操作系统通过静态的系统配置、占先式调度策略、提供警报机制和优化系统运行机制以提高中断响应速度等手段来满足用户的实时需求。
可移植性
OSEK规范详细规定了操作系统运行的各种机制,并在这些机制基础上制定了标准的应用程序编程接口,使那些独立编写的代码能够很容易地整合起来,增强了应用程序的可移植性。OSEK还制定了标准的OIL,用户只需更改OIL配置文件中与硬件相关部分,便可实现不同微处理器之间的应用程序移植。通过这些手段,减少了用于维护应用程序软件和提高它的可移植性的花费,降低了应用程序的开发成本。
可扩展性
为了适用于广泛的目标处理器,支持运行在广泛硬件基础上的实时程序,OSEK操作系统具备高度模块化和可灵活配置的特性。它定义了不同的符合级别( Conformance Classes),并采用对不同应用程序有可靠接收能力的体系结构,从而增强了系统的可扩展性。OSEK操作系统可以在很少的硬件资源(RAM,ROM,CPC时间)环境下运行,即便在8位微处理器上也是如此。
可以看得出来,新能源汽车中的引擎并不是短时期的产物,它已经包含了人类多年的心血最后产生的作品,很对汽车内置安卓系统,RTOS系统,还有多种系统并用不同位置负责不同传感器的内容,我们都是通过嵌入式这个领域的技术,你是否觉得嵌入式很神奇呢?没错,其实不单单是新能源汽车,嵌入式这个词儿可能诞生没有多少时间,但是嵌入式的技术可以说从右微电子芯片的时候就已经有了嵌入式的概念,只是人们当时使用嵌入式开发的产品相对比较单一,比如说大家都不陌生的计算器、电子词典、打印机、传真机等,人们现在把嵌入式运用的更加广泛,电视机、手机、游戏机、门禁设备、指纹识别设备、空调、洗衣机、微波炉等等等,没准你家里现在就会数出来很多的嵌入式设备,所以呢汽车里面出现嵌入式技术就一点都不奇怪了,而且在传统汽车里面的嵌入式技术也都是为了实现更多功能和安全性的保障,并没有发挥嵌入式一直以来的优势,电源管理,在新能源汽车崛起的时代,嵌入式技术是功不可没的,有着良好的电源管理系统,充放电有的放矢,功能上面也非常成熟,实时性很高,自动泊车、定速巡航、行车记录仪、全视角记录仪、碰撞传感器等一系列的功能加入,是不是让你觉得科技感十足呢,嵌入式的发展也不单单针对于新能源汽车,现在不是经常听到无人驾驶的消息传出来嘛,国外已经在运用了,对于国内,由于交通复杂程度较高,现在只能在车辆不是特别的路段上行驶,这也是一个过程,我们活在新能源汽车,可能我们的孩子们就会活在无人车的领域了,让我们为现代新能源汽车,为我们高速发展的嵌入式技术点赞。