汽车电子/电气架构——实时系统的建模与评价 下载 pdf 百度网盘 epub 免费 2025 电子书 mobi 在线

《汽车电子/电气架构——实时系统的建模与评价》的核心内容是对在汽车电子/电气架构范围内的建模并进行评价，这不仅仅局限在汽车电子范围，还要进行汽车内部组件的替换，了解汽车上所使用的组件（电脑）和总线系统。该书的特点是在进行课题描述前作一个简介，然后再介绍汽车电子/电气发展的技术现状，并阐述在汽车上对时序系统进行实时评价的方法，它将作为汽车电子/电气发展设计流程中的一个有机组成部分和研究宗旨的一部分。该书适合于以下读者的参阅。1）想学习汽车电子/电气架构的读者。2）具有一定电子/电气架构知识，对软件和组件的时序评价和汽车网络感兴趣的读者。3）适用于电子、信息及其相关专业学习用教材。

前言

第1章绪论1

1.1价值链与企业的组织结构1

1.2产品的生产周期和研发周期6

1.2.1产品研发过程6

1.2.2OEM和供货商之间的

合作模式8

1.3汽车电气的发展史9

第2章汽车电子/电气架构

基础13

2.1电子/电气架构概述13

2.1.1电子/电气架构的

功能范围15

2.1.2功能/软件架构16

2.1.3网络架构17

2.1.4组件的拓扑架构21

2.1.5电子/电气架构的

评价指标23

2.2法律和标准对电子/电气

架构的影响26

2.3电子/电气架构的设计方案32

2.3.1以功能为导向的电子/

电气架构设计方案33

2.3.2集中控制的电子/

电气架构设计方案34

2.3.3以空间为导向的主/从电子/

电气架构设计方案35

2.3.4以模块为导向的电子/电气

架构设计方案36

2.4实时系统评价的概述37

2.5实时系统评价的方法39

第3章软件架构和软件研发41

3.1控制系统的软件架构42

3.1.1OSEK/VDX42

3.1.2AUTOSAR45

3.2软件研发53

3.3以模型为基础的功能研发55

3.4案例研究：软件的功能58

第4章电控单元和实时

计算机架构61

4.1电控单元的组成及其应用条件61

4.2计算机架构和可编程硬件63

4.3处理器组件67

4.3.1处理器核67

4.3.2数据通道67

4.3.3存储器的层次结构71

4.3.4中断76

4.3.5多核架构77

4.4CPU的外设组件80

4.5案例分析：电控单元的

替代架构82

4.5.1初始情况83

4.5.2研发团队84

4.5.3替代架构85

4.5.4组件汇编85

4.5.5替代架构的评价85

第5章通信基础91

5.1通信系统91

5.1.1CAN91

5.1.2FlexRay96

5.1.3LIN100

5.1.4基于以太网的通信102

5.2总线的配置107

5.2.1CAN总线的配置108

5.2.2FlexRay总线的配置109

5.2.3LIN总线的配置109

5.3安全应急通信110

5.4案例111

5.4.1CAN总线配置的案例113

5.4.2FlexRay总线配置的案例113

5.4.3网关的路由表113

第6章实时评价的术语和

参数115

6.1嵌入式分布式实时系统115

6.2术语的定义115

6.3事件模型118

6.3.1标准事件模型118

6.3.2AUTOSAR中的事件模型119

6.3.3CAN总线中的事件模型120

6.4偏置121

6.5实时评价的参数122

6.5.1软件评价的参数122

6.5.2通信系统评价的参数123

6.5.3嵌入式系统评价的参数125

第7章软件的实时评价128

7.1执行时间的分析确定128

7.1.1坏情况执行时间分析129

7.1.2系统和程序分析的原则133

7.2执行时间的模拟确定134

7.3执行时间的测定135

7.4案例：软件执行时间的评价136

7.4.1可使用的工具链137

7.4.2执行时间的分析138

7.4.3执行时间的测定139

7.4.4所确定的执行时间的

比较140

第8章组件的实时评价142

8.1处理器调度和作业响应

时间分析142

8.2总线仲裁和信息响应

时间分析146

8.2.1CAN总线146

8.2.2FlexRay总线149

8.2.3LIN总线153

8.2.4以太网AVB154

8.3组件层面上的模拟159

8.4案例研究160

8.4.1在ECU层面上的分析160

8.4.2CAN总线的分析

（简化的）163

8.4.3CAN总线的分析

（复杂的）164

8.4.4FlexRay总线的分析166

8.4.5LIN总线的分析170

第9章嵌入式网络的评价172

9.1系统时间行为评价的

分析方法172

9.1.1在系统层面上

抽象的时间评价172

9.1.2实时演算180

9.1.3TA/S系统和RTC

的后续工作188

9.1.4带模型检查的自动

定时器190

9.2时间系统行为评价的

模拟方法194

9.3案例：系统层面上的

实时分析196

9.3.1案例1196

9.3.2案例2200

附录205

附录A整数线性规划205

附录B端子的标注和控制207

名词术语210

参考文献213

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编辑推荐

1.《汽车电子/电气架构——实时系统的建模与评价》系统介绍汽车E/E架构知识 

2.两位作者均在奔驰工作多年，有丰富的实践经验，内容贴合工程实际

书摘插图

前言

本书围绕汽车电子/电气架构这个主题逐步展开，重点是实时系统的建模及其评价，实时系统已经在汽车电气系统中得到了广泛应用。本书的书名涵盖着几个复杂的主题，它们相互关联不可分割。关于建模，一般理解为借助于一定的方法和工具，把一个抽象想法通过实施转化为一个具体的类型或形式，它们支持与文档一致的设计和设计结果。在这个背景下，这本书阐述了生产商与供货商、其他汽车制造商、法律部门和学术机构之间的设计流程和合作模式。在设计流程中存在着反复过程，因为必须要重复验证，想法、观念或实施是否满足初的要求，因此就涉及这本书书名所提到的评价的概念，从而可以考虑更多可能的设计：一方面，想法或方案应该是优化标准，应考虑到系统成本、重量、功耗或尺寸；另一方面，对其运行功能进行评价，也就是当输入一个指令时，是否能输出一个相应的结果。和评价功能一样，时间的分析也起到了很重要的作用，因为对指令的反应不允许是一个任意的时间点，而应具有一个确定的时间间隔。在汽车电子/电气架构中，时间分析只是要处理的一部分。对客户来说，系统的时间行为是一个可以感受到的因素，因此，本书的难点是对时间特性的分析，重点是各个组件和网络的时间行为以及分布式嵌入式系统。在设计过程中的实际挑战是确定在哪个阶段对什么进行分析。在设计过程的初始阶段所需要的信息通常是匮乏的，为了获得对产品质量的确切要求，就需要知道产品的功能或时间特性，因此，在设计过程中需要反复进行分析，不断地进行细化处理，做出系统连续特性的连续文档，这些信息可以作为初始数据服务于新的研发。本书的核心内容是对在汽车电子/电气架构范围内的建模并进行评价，这不仅仅局限于汽车电子范围，还要进行汽车内部组件的替换，了解汽车上所使用的组件（电脑）和总线系统。在汽车上广泛应用的典型通信链路有自诊断功能、汽车网络系统、车载电器一体化以及V2X。随着传统网络系统的稳步发展和设计过程的细化，汽车与外部环境变化间的通信将成为今后发展的主题，这涉及动态网络系统，能够在任意时间建立和中断信息通信。在本书中介绍了网络内部中的抽象概念，尤其是汽车上网络架构中的抽象概念，为了理解这些抽象化的概念组建了形象化模型，这将在以后的章节中进行详细描述。本书的特点是在进行课题描述前做一个简介，然后再介绍汽车电子/电气发展的技术现状，并阐述在汽车上对时序系统进行实时评价的方法，它将作为汽车电子/电气发展设计流程中的一个有机组成部分和研究宗旨的一部分。本书适合于以下读者参阅：1）想学习汽车电子/电气架构的读者。2）具有一定电子/电气架构知识，对软件和组件的时序评价和汽车网络感兴趣的读者。3）适用于作为电子、信息及其相关专业学习用教材。对于这部分读者来说，本书在各个专业之间建立了一个纽带，例如操作系统、通信系统和网络式嵌入式系统，在这个背景下，本书将各个学科组合在一起，形成了汽车电子/电气架构。本书由以下章节组成：第1章是关于汽车领域的绪论，介绍了价值链和企业的组织结构、产品的研发过程、与外部企业间的合作模式以及汽车电气的发展史；第2章介绍了汽车电子/电气架构基础，解释了电子/电气架构中一些抽象的概念，介绍了不同的替代架构，给出了各种适宜的评估指标；第3章介绍了软件架构及其研发，介绍了操作系统和不同的标准，例如OSEK、AUTOSAR等；第4章介绍了电控单元和实时计算机控制结构，重点是电控系统的构建原则以及处理器、微控制器和外设组件；第5章介绍了通信基础以及适合在汽车上使用的通信系统；第6章介绍的是实时评价及其有关的概念、介绍了对系统时间特性起重要作用的典型的事件模型；在接下来的3个章节中将从不同方面对时间特性进行评价，第7章详细阐述了软件的实时评价；第8章阐述了在充分考虑各个处理器和总线仲裁下的实时评价的方法；第9章阐述了网络系统的评价方法。在此衷心感谢我们的同事！他们给本书提出了许多有益的意见和建议，使得本书能够顺利出版。尤其要感谢我们的家人！Melani和Konstantin、Berenike和Lorenz、Kilian，他们给了我们在工作上自由的空间，在困难的时期给了我们巨大的支持，使得这本书能顺利完成；感谢Springer出版社及其员工、Butz女士和Hellwig女士！他们在许多方面都给了我们无私的支持。

Thilo StreichertMatthias Traub斯图加特、慕尼黑2011年10月