基于TriCore架构处理器的AUTOSAR标准操作系统移植与改进

发布时间：2021-05-17 08:21

　　随着AUTOSAR标准的不断完善,整车厂商为了确保研发质量的同时降低开发成本,更加青睐基于AUTOSAR标准生产的电子产品。同时,英飞凌TriCore架构处理器在节能减排和安全领域展现了突出的性能,在电动车和混合动力汽车领域得到了广泛的应用,与未来汽车发展方向完美契合。而我国在AUTOSAR标准软件研发领域实力相对较弱,国际开源社区的AUTOSAR操作系统性能较差且尚未支持TriCore架构处理器,这一现状对我国汽车行业的发展极为不利。本文选择开源AUTOSAR操作系统开展研究工作,使该操作系统在支持TriCore架构处理器的同时实际运行性能也得到提升,在此过程中主要开展了以下研究内容:1.探索了 OSEK/VDX和AUTOSAR标准架构,重点剖析了 AUTOSAR操作系统的主要内核模块,从操作系统移植的角度解析了 AUTOSAR操作系统中与处理器架构紧密相关的任务上下文切换接口、中断体系架构和处理器初始化模块。2.移植了开源AUTOSAR操作系统,使其支持TriCore架构处理器,充分利用该处理器提供的快速任务上下文切换特性,最大化了操作系统实时响应能力,并结合TriCore架构的特... 

【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：96 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 国内外发展现状
    1.3 本文主要工作
    1.4 本文结构和章节安排
2 相关技术概述
    2.1 操作系统标准介绍
        2.1.1 OSEK/VDX标准
        2.1.2 AUTOSAR标准
    2.2 AUTOSAR操作系统实时性相关的内核机制
        2.2.1 任务管理方法
        2.2.2 中断处理机制
        2.2.3 任务间通信机制
    2.3 TriCore处理器对操作系统的支持特性
        2.3.1 TriCore架构处理器简介
        2.3.2 程序上下文快速切换机制
    2.4 本章小结
3 基于TriCore架构处理器移植AUTOSAR操作系统
    3.1 移植开源AUTOSAR操作系统的需求分析
    3.2 裁剪开源AUTOSAR操作系统源码
    3.3 实现TriCore架构处理器的启动与初始化
    3.4 移植任务上下文的管理模块
        3.4.1 TriCore架构处理器的任务上下文初始化模块实现
        3.4.2 TriCore架构处理器的任务上下文切换功能实现
    3.5 移植中断与陷阱处理体系
        3.5.1 构建TriCore架构处理器的中断处理体系
        3.5.2 构建TriCore架构处理器的陷阱处理体系
    3.6 移植处理器相关功能
        3.6.1 TriCore架构处理器特权级切换功能的实现
        3.6.2 TriCore架构处理器自旋锁的实现
    3.7 移植AUTOSAR操作系统的总结与说明
    3.8 本章小结
4 AUTOSAR操作系统内核实时组件设计与实现
    4.1 开源AUTOSAR操作系统的性能分析
    4.2 中断线程化处理机制设计与实现
        4.2.1 开源AUTOSAR操作系统的中断体系存在的问题
        4.2.2 中断线程化处理机制设计
        4.2.3 中断线程化处理机制实现
    4.3 就绪任务的优先级队列设计与实现
        4.3.1 开源AUTOSAR操作系统就绪任务管理方式存在的问题
        4.3.2 就绪任务优先级队列的设计与实现
    4.4 资源管理机制的设计与实现
        4.4.1 开源AUTOSAR操作系统资源管理机制存在的问题
        4.4.2 天花板优先级机制的设计与实现
    4.5 任务间异步通信机制设计与实现
        4.5.1 开源AUTOSAR操作系统邮箱通信机制存在的问题
        4.5.2 循环异步缓存区的设计与实现
    4.6 本章小结
5 AUTOSAR操作系统的实验测试
    5.1 测试软硬件环境
        5.1.1 硬件平台
        5.1.2 软件平台
    5.2 基于AUTOSAR标准框架应用的测试
        5.2.1 AUTOSAR标准应用框架
        5.2.2 应用上板测试
    5.3 AUTOSAR操作系统的性能测试
        5.3.1 任务上下文切换时间
        5.3.2 中断响应时间
    5.4 AUTOSAR操作系统内核模块功能性测试与对比测试
        5.4.1 就绪任务优先级队列的功能性测试
        5.4.2 就绪任务管理机制的对比测试
        5.4.3 基于天花板优先级的资源管理机制测试
        5.4.4 资源管理机制的对比测试
        5.4.5 中断线程化处理机制的功能性测试
        5.4.6 基于循环异步缓存区的邮箱机制测试
    5.5 本章小结
6 总结与展望
    6.1 本文小结
    6.2 未来工作展望
参考文献
研究成果目录


【参考文献】：
期刊论文
[1]智能时代的汽车控制[J]. 陈虹,郭露露,宫洵,高炳钊,张琳.  自动化学报. 2020(07)
[2]解读《汽车电子产业发展白皮书（2019）》[J]. 温晓君.  机器人产业. 2019(06)
[3]师建华：五大不利因素、六大历史机遇，零部件行业发展何去何从？[J]. 郑雪芹.  汽车纵横. 2019(11)
[4]我国汽车零部件产业发展对策研究[J]. 陆琳,张天龙,徐红梅,刘涛.  产业与科技论坛. 2019(09)
[5]发展自动驾驶汽车的挑战和前景展望[J]. 陈晓博.  综合运输. 2016(11)
[6]自动驾驶的开发动向与技术[J]. 王建萍.  汽车与配件. 2016(26)
[7]浅谈汽车自动驾驶技术的发展与未来[J]. 李付俊.  黑龙江科技信息. 2016(16)
[8]未来智能汽车产业发展趋势[J]. 朱盛镭.  上海汽车. 2015(08)
[9]AUTOSAR标准发展及应用现状[J]. 孙升,宋珂,章桐.  机电一体化. 2014(12)
[10]汽车嵌入式系统开发方法、体系架构和流程[J]. 魏学哲,戴海峰,孙泽昌.  同济大学学报(自然科学版). 2012(07)

博士论文
[1]共享资源约束下的多核实时调度算法研究[D]. 杨茂林.电子科技大学 2016

硕士论文
[1]基于多核环境的嵌入式操作系统内核设计与实现[D]. 张岩.电子科技大学 2014
[2]面向汽车电子嵌入式领域的运行时环境中间件—SmartRTE[D]. 刘凯.浙江大学 2008
[3]SmartOSEK OS 3.0的设计与实现[D]. 郁利吉.浙江大学 2007
[4]嵌入式操作系统的设计与实现[D]. 张晶.浙江大学 2006



本文编号：3191435