汽车电子保护设计论文

摘要：本文通过对大唐恩智浦访问，分析国产汽车电子现状以及分析未来汽车电子发展现状。今天小编为大家推荐《汽车电子保护设计论文(精选3篇)》，欢迎大家借鉴与参考，希望对大家有所帮助！

汽车电子保护设计论文 篇1：

汽车电子嵌入式操作系统的隔离保护机制研究

摘 要：对于汽车电子嵌入式操作系统而言，运用隔离保护机制能够把来源和安全完整性不同的应用和软件共同集合到相同的ECU系统中，有利于实现整个软件系统符合安全等级的目标，满足汽车电子操作系统对安全性愈发严格的要求，不过，对于某些硬件资源受到限制并且对时间要求较高的汽车电子嵌入式操作系统来说，应用这种机制有一定的难度。所以，为了提升该机制的性能，应该采取有效的措施结合软、硬件资源，从而降低系统对硬件系统的要求。

关键词：汽车；电子嵌入式操作系统；隔离保护机制

受到经济发展和科技进步的推动，当前汽车电子操作系统的功能越来越多，也变得越来越复杂，一辆轿车中大约会装备八十个ECU，ECU即电子控制单元，它们之间会利用五中各种各样的总线系统进行通信和交互。隔离保护在确保汽车电子嵌入式操作系统可靠性和安全性方面发挥着重要的作用。近些年来，随着隔离保护机制的作用愈发明显，人们对它在汽车电子嵌入式操作系统中的研究也愈发深入。

一、汽车电子嵌入式操作系统的隔离保护机制的研究背景

软件分区分成两个部分，一部分是操作系统分区；另一部分是应用分区。操作系统的内核、负责进行存储的软件、进行通信诊断的软件、I/O控制、外设等各种不同的基础软件模块它们存在于一个值得信赖的并且运行模式是特权模式的系统分区当中[1]。在逻辑上，应用层的软件部件被划分至各种不同的应用当中，某些应用属于不值得信赖的、运行模式不是特权模式的系统分区当中，而另外一些应用和操作系统同样，也是位于值得信赖的并且运行模式为特权模式的系统分区当中。AUTOSAR规定实现各个不同的软件间的隔离保护和基础软件和应用软件这两种软件间的隔离保护，此外，为达到一些安全限制的目的，AUTOSAR规定还根据程序数据、代码以及栈等不同的分段规定了对应用和操作系统以及执行体这三个级别的隔离保护规范。

二、汽车电子嵌入式操作系统的隔离保护机制的总体架构

（一）总体架构

依据汽车电子嵌入式操作系统配置的硬件设备，它的隔离保护机制当中包含的隔离保护通常包含下面几个层级：首先，第一级的隔离保护，这一级保护指保护汽车的操作系统，通常而言，它的基础是汽车运用的处理器，审核和控制各种应用访问内存其行为进行的权限，隔离开操作系统与应用分区，保护汽车操作系统。其次，第二级的隔离保护，这一级保护指应用隔离，它主要控制各种应用非操作系统的访问，同时检查它的页编号是否匹配，从而隔离各种不同应用分区。最后，第三级的隔离保护，这一级保护指执行体隔离，达到对应用分区进行内部隔离的目的，需要分离应用当中各个不同的执行体（包括任务和中断服务程序）会用到的栈空间，从而实现内部隔离应用分区的目标[2]。

这三个不同保护级别的运行，始终贯穿于操作系统几大功能模块之中，这几个功能模块包括系统的初始化、管理和维护、异常处理。

（二）第一级隔离保护和第二级隔离保护

第一级隔离保护和第二级隔离保护的基础是MPU与MMU等支持的分页方法。当前，各种处理器运用的分页地址的转化方式的过程为：指令执行的时候，有效地址会生成，同时跟地址的空间标识和PID寄存器进行结合，PID寄存器的功能是危害系统的实时分区号，然后把它形成的虚拟地址跟TLB当中包含的页表项来相互比较与匹配。各个TLB页表项当中都有访问权限的相关数据、实际页的地址、对应物理分页TID号码的相应记录。如果参照有效地址以及地址空间标识与PID寄存器等形成的虚拟地址跟TLB当中包含的页表项两者是匹配的，那么就可以顺利的转换地址，从生成實际的物理地址[3]。

实际运用汽车电子嵌入式操作系统的时候，并非每次都是匹配的情况，还可能会有不匹配的情况，这种情况又可以分成两种：一是在TLB中找不到有效页的地址与它匹配，这种情况一般会发生在TLB没有命中出现异常的状况。这个时候要在这个异常处理的程序当中对TLB进行替换，也就是对页面进行置换。假如对TLB表项替换之后依旧找不到能够与这个有效页的地址匹配的相关的页表项，那么说明被访问的页是不存在的，这种条件下下要处理保护错误；二是TLB和有效页地址互相匹配，不过，TLB当中的TID不能跟PID匹配。这种情况一般会发生在TLB没有命中的异常状况，即发生权限违例。这种异常状况会用在隔离不同应用的分区工作中，说明发生了某个应用访问另一些应用的私有页面的状况。当TID是0的时候，PID是任何一个值都不会出现TLB没有命中的异常，这个特性用在达到操作系统分区的目的，从而便于操作系统提供给应用共享的服务。为了避免处在使用者模式之下的应用代码非凡访问操作系统的代码和数据空间，应当充分利用处于TLB表项之中的权限为，同时结合处理器当前的工作模式和即将需要访问空间的数据、代码、属性来进行控制。有六个权限信息位：一是特权模式下可读即SR；二是可写即SW；三是可执行即SX；四是用户模式下可读即UR，五是可写即UW；六是可执行即UX。如果地址在转换的过程中出现权限不匹配的情况，就会发生TLB权限违例的异常[4]。

对于上面提到的状况，为了实现第一级隔离保护和第二级隔离保护，可以划分独立的不可信赖的应用分区，具体来说分成两部分，一部分是一个数据段，另一部分是一个代码段。与此同时，划分把可信赖的应用和系统的分区，同样是分成两部分，一部分是一个数据段，另一部分是核心代码段以及系统调用接口段。最后把每个段分配到已经分离了的内存页面中，从而实现隔离保护，该隔离保护的基础是MMU应将具备的分页机制[5]。

（三）第三级隔离保护的分离栈措施

以分页机制和处理器模式为基础，只是能够隔离操作系统和应用分区或者隔离不同的应用分区。假如把分页运用在隔离应用内部的不同执行体间的数据访问，那么就需要给每个执行体数据或者是栈来提供完全不依赖任何系统的内存页，这种情况会使系统的负担加大，对于系统的性能产生不利影响。所以，运用分离栈的措施达到隔离保护北部细粒的作用，也就是说给操作系统、各个任务以及各个用户ISR独立的栈，不过提供的这些栈并不占据内存页，分配的位置是它们所属的应用或者内核的数据，并且利用个操作系统进行维护，从而达到隔离保护第三级的目的。

结语：

只有根据实际的使用需求利用好有限的硬件、软件资源，才能做好汽车电子嵌入式操作系统的隔离保护工作，才能满足汽车操作系统对于稳定性、安全性的需求。汽车电子嵌入式操作系统的隔离保护机制能够降低分页的数量，同时提高汽车操作系统整体的性能，还可以使之高效利用内部的存储空间，因而该隔离保护机制具有广泛的应用前景，对于汽车行业的发展具有重要的促进作用，鉴于此，我们应当不断加大对该隔离保护机制的研究力度。

参考文献：

[1]刘珍秧.基于AutoSAR的汽车电子控制系统嵌入式软件开发[J].电子世界，2014，03：32-33.

[2]陈丽蓉，燕立明，罗蕾.汽车电子嵌入式操作系统的隔离保护机制[J].电子科技大学学报，2014，03：450-456.

[3]卢从娟.探析汽车电子嵌入式操作系统的隔离保护机制[J].中国新通信，2015，15：100.

[4]陈丽蓉，李允，罗蕾.嵌入式操作系统的形式化验证研究[J].计算机科学，2015，08：203-214.

[5]燕立明，罗蕾.汽车电子操作系统存储保护机制的设计[J].计算机光盘软件与应用，2012，22：25-26+24.

作者：张健

汽车电子保护设计论文 篇2：

打造合作共赢面向世界的创新模式

摘要：本文通过对大唐恩智浦访问，分析国产汽车电子现状以及分析未来汽车电子发展现状。本文网络版地址：http：//www.eepw.com.cn/article/271640.htm

关键词：汽车电子；车灯调平系统；模数混合电路

DOI：10.3969/i.issn.1005-5517.2015.3.005

中国看世界，汽车电子是一个经久不衰的市场；而世界也在看中国，中国是否已准备好在这个市场上大展宏图？中国首个汽车半导体设计合资公司成立一年了，名称为“大唐恩智浦半导体有限公司”（Datang NXPSemiconductors Co.Ltd.以下简称：大唐恩智浦），占尽着天时、地利、人和，如何通过建立起新型合作模式，用全球的视角去赢取市场呢？通过与总经理张鹏岗的交流，使笔者对其创新理念和发展前景有了更深的领悟。把握天时

在新的市场形势下成立合资公司，标志大唐电信加快布局集成电路高端产业链，正式进军汽车电子领域，弥补国内汽车电子芯片领域的空白。而恩智浦则可以充分利用市场多样性，对中国市场进行长远投资，引领汽车行业解决方案的发展以推动产业升级，继而影响全球市场。 大唐恩智浦定位为一家本土公司，以满足中国市场的需求为己任，无论是推动现代汽车的电气化，还是促进新能源汽车的电池管理系统，都将不懈地努力创新，为客户提供芯片及解决方案。征程的第一步已经迈出，由恩智浦转入合资公司的车灯调平系统的产品已经开始销售。这是一款车灯水平调节器芯片，可调节车头灯光束的高度，司机可以使用仪表盘上的电位器调节车灯状态。该产品具有低定位差，噪音敏感度低，输入电流低，具有热过载保护功能等优势，并且符合汽车级标准。

目前量产的是直流电机驱动类型，后续将开发支持自适应条件（AFS）的步进电机驱动类型，进一步提高技术水平。

收获地利

大唐恩智浦充分利用恩智浦技术优势明显、专利布局广泛、工艺技术成熟的特色，提升自身芯片在设计领域的核心竞争力，特别是模数混合电路设计领域的技术实力。产品战略结合中国市场的特点，兼顾短期、中期和长期的规划，可缩短汽车电子芯片产品研发周期，抢得市场先机，再由市场需求进行预研产品拓展，进行不断创新。由大唐恩智浦研发的第一款汽车级的MOSFET门驱动芯片工程样片已经进行全面测试，系列产品主要用于电机控制和电源转换，是汽车电子领域的必要芯片，主要产品细分为半桥驱动，全桥驱动以及三相驱动。该系列产品具有超高工作温度，高可靠性，高速，低系统成本，高安全性等优势。据Strategic Analytics分析，这个市场的需求从2011年到2020年间稳步增长，从10.7亿元人民币约25.2亿元人民币，年均复合增长率为9.97%。随着新能源汽车迅速兴起，MOSFET驱动芯片的市场规模也将随之呈爆炸式增长，大唐恩智浦将抓住这得天独厚的机遇。

恩智浦在中国有丰富的合资经验可以借鉴，包括汽车电子芯片设计、无线手机芯片设计等。恩智浦在中国设有合资的芯片晶元制造工厂，未来将有助于大唐恩智浦的产品大批量生产。

重在人和

新能源汽车是未来汽车发展的必然趋势，包括：混合动力汽车（PHEV/SHEV/MHEV）、纯电动汽车（EV/REX）和燃料电池汽车。中国将拥有巨大的新能源汽车市场，而传统汽车（ICE）市场份额逐渐萎缩，就需要培养一批专业技术人才，专注于核心技术的开发。新能源汽车的电池管理系统是核心部件，肩负着实时监控电池状态、高效利用电池能量、防止电池过充电和过放电，延长电池使用寿命的重要职责。电池管理芯片（以下简称“BMS芯片”）相当于是电池的CPU，对于新能源汽车提高电池充放电的稳定性、安全性起到关键作用。BMS芯片的市场处于稳步增长阶段从2012年到2020年，年均复合增长率达到了42%，预计2020年为约31.4亿元人民币。大唐恩智浦已将BMS芯片作为重点产品方向，将在恩智浦完成部分研发基础之上，由中国团队进一步完成后续的开发工作，并同中国客户进行战略合作。

2014年3月，大唐电信整合集成电路设计板块所属产业，成立大唐半导体设计有限公司，建立资源共享与集中管理平台进行资源整合，将集成电路设计产业做实做强，未来会进一步考虑将汽车电子的相关资源进行共享，这也为大唐恩智浦未来的发展扩展了空间。

纵观汽车业，百分之九十的创新源于汽车电子的革新，目前高效驾驶，节能减排，是汽车的技术发展趋势的主要驱动因素。大唐恩智浦在新能源汽车、混合动力汽车领域，通过支持电源管理和驱动以及新能源相关的集成电路应用，将使得中国能够在世界的汽车产业中占有更多的话语权！

作者：郑小龙

汽车电子保护设计论文 篇3：

患上进口依赖症 芯片成中国汽车产业软肋

资料显示，芯片被喻为国家的“工业粮食”，是所有整机设备的“心脏”，普遍应用于计算机、消费类电子、网络通信、汽车电子等几大领域，几乎起着“生死攸关”的作用。但我国芯片产业长期被国外厂商控制，不仅每年进口需要消耗2000多亿美元外汇，超过了石油成为第一大进口商品，而且，受制于人的技术设备直接制约了我国信息产业的发展。

芯片在汽车领域的用途非常广泛，可以说，没有芯片汽车就无法运行。除了常见的多媒体娱乐系统、智能钥匙和自动泊车系统外，芯片还广泛应用在汽车发动机和变速箱控制系统、安全气囊、驾驶辅助系统、电动助力转向、ABS、电子稳定性系统（ESP）、行人保护、胎压控制、电动车窗、灯光控制、空调系统、座椅调节系统中，堪称汽车的神经。

“核心技术缺失，是中国汽车产业最大的软肋。2004年，我国提出加强培养零部件产业，但至今零部件产业发展严重滞后于整车产业发展。零部件不强则产业不强。此外，汽车用芯片更是100%全部依赖进口，年进口额高达2313亿美元。”近日，中国汽车工程学会理事长付于武在一篇文章中一针见血地说。

他的话不是危言耸听。目前，中国汽车电子类集成电路市场、汽车电子类IC市场基本由国外厂商主导，飞思卡尔、英飞凌、NXP、意法半导体、锐萨、博世、德州仪器等占据了绝大部分市场份额，国内供货商却寥寥无几。

有数据显示，2011年，全球大约生产了7500万辆汽车，平均每辆车采用了价值约300美元的芯片。彭博产业研究（Bloomberg Industries）2013年6月23日发布的数据则显示，平均每辆新车的半导体成本达到329美元。相比而言，iPhone 5的芯片成本之和不到20美元。

随着汽车智能化、车联网、安全汽车和新能源汽车时代的到来，汽车芯片的使用将更加广泛。一份报告显示，2013年，国内汽车芯片的市场产值达41亿美元，未来四年，这一数字将以9%至12%的速度增长，2017年达到61亿美元。市场研究机构IHS iSuppli则预计，汽车资讯娱乐电子设备的市场规模将在2016年达到412亿美元，今年市场规模约为335亿美元。

巨大的市场潜力吸引了各路电子巨头前来淘金。意法半导体执行副总裁、大中华与南亚区总裁纪衡华表示，意法半导体已确定了新的市场战略，将专注于价值1400亿美元的“传感器与功率芯片和汽车芯片”以及“嵌入式处理器解决方案”两大市场。此外，高通、英特尔等电子巨头都在竞相进军汽车芯片市场。

但是，国内企业在汽车芯片研发上却缺少核心竞争力。“国内用的芯片大多依靠进口，尤其是核心汽车电子控制芯片基本都掌握在外国人手中，国内的汽车电子芯片技术差得很远。”中国汽车工程学会装备部部长陈长年曾这样感慨。

据了解，汽车对芯片的可靠性要求很高，一般消费类电子芯片工作温度在-20度至70度之间，车载芯片的工作温度必须满足-40度至85度，还要能经受住冷热冲击、电磁兼容、抗干扰等压力。这对汽车芯片供应商形成了一定的技术门槛。目前，我国在该领域虽然积累了一定的技术，但与国际先进水平相比还很大，从事汽车电子芯片研发的企业很少，技术实力薄弱，缺乏设计能力。

芯片技术并非不可突破。美国、欧洲、日本等国家通过大量的研发投入，确保技术领先，韩国、新加坡和我国台湾地区通过积极的扶持政策，技术水平后来居上，也获得了飞速发展。台湾芯片产业起步很晚，但目前技术水平已经位居世界前四位，联发科技、联华电子、台积电的技术实力和利润都位居业内前列。

有资料显示，华为已进入汽车电子领域，给德国一家整车厂供应芯片模块等产品。这与华为的大手笔投资研发有关。一直以来，华为在芯片领域投入重金搞研发，据欧盟公布的2013年各行业研发资金50强榜单显示，中国电信设备厂商华为以接近35亿欧元的研发支出位列第31位，甚至超过了电子巨头高通。

比亚迪在芯片领域也有建树。比亚迪相关人士表示，比亚迪于2004年成立微电子公司，专门从事芯片研发与制造，目前拥有从IC设计到功率芯片设计、晶圆制造、IC封装测试、模组封装测试等完整产业链，从业工程师超过2000人。比亚迪自主设计与制造的IGBT芯片和模组，是新能源汽车的核心部件，已批量应用于比亚迪电动汽车；同样已批量或即将批量应用于汽车的关键芯片还有图像传感芯片（用于倒车影像或全景影像）、车用mcu、电池管理芯片、IGBT驱动芯片等。

为了打造包括汽车芯片在内的汽车零部件的核心竞争力，付于武提出了五个建议：一是加强产学研合作；二是争取政府积极支持；三是建立新的整零关系；四是改变“逢电短路”的局面，加强汽车电子技术的发展；五是需要有担当、有远见卓识的企业家挺身而出。“要特别强调，核心零部件对有作为的企业家而言，是创业的蓝海，也是商业的蓝海。”

比亚迪电子领域的相关人士认为，要推动国产汽车芯片的发展，首先需要大力扶持自主品牌汽车的发展。汽车强，给国产芯片创造一个好的应用平台，芯片才有机会做强。

作者：章文