汽车电子领域开发应用论文

微控制器及汽车半导体解决方案供应商瑞萨电子株式会社，与国能电动汽车瑞典有限公司（Nevs）签署了战略合作协议。双方将依托Nevs针对电动汽车开发的凤凰架构及瑞萨电子成熟的新能源汽车技术，联合开发应用于中国新能源汽车市场的多种解决方案。瑞萨和Nevs将正式启动针对电动汽车的研究开发，同时双方也将面向中国新能源汽车市场制定合作战略、共同开发项目。下面是小编精心推荐的《汽车电子领域开发应用论文(精选3篇)》，仅供参考，大家一起来看看吧。

汽车电子领域开发应用论文 篇1：

基于代码自动生成技术的汽车电子实时控制软件开发

摘 要：由于汽车电子实时控制软件的传统开发模式存在开发难度大、控制算法维护成本高、调试和测试难度大、硬件依赖性强等缺点，介绍代码自动生成技术和快速原型开发理论，提出基于代码自动生成技术的汽车电子实时控制软件开发模式，然后比较该模式与传统开发模式并分析其优势. 利用Matlab的实时工作间(Real-Time Workshop，RTW)平台举例分析自动代码生成的实时嵌入式软件架构，指出目前该模式存在平台、功能和性能等限制，并基于RTW平台提出基于代码自动生成技术的二次开发技术. 新的开发模式弥补代码自动生成技术的不足，大大缩短汽车电子实时控制软件的开发周期，提高自动代码在该领域的实用性.

关键词：代码自动生成技术；汽车电子实时控制软件；目标语言编译器；实时工作间；RTW Embedded Target

Development on automotive electronic real time control software based on auto-code generation technology

ZHAO Yanbin，ZHONG Zaimin

(College of Automotive Eng.，Tongji Univ.，Shanghai 201804，China)

Key words：auto-code generation technology；automotive electronic real-time control software；target language compiler；real-time workshop；RTW Embedded Target

1 代码自动生成技术和快速原型开发

代码自动生成技术原本是1种将软件开发人员从繁琐代码编写任务中解脱出来，进而将更多精力集中于软件模式设计的概念.在早期的汽车电子实时控制系统开发过程中，由于硬件技术及其性能的限制，可行性较低，但随着MCU和DSP硬件运算速率、存储技术、存储空间和内存空间和整体性价比的逐渐提高，以及代码自动生成软件平台的逐渐成熟，它逐渐从1种概念转化为现实，并成功运用于汽车电子实时控制软件的开发过程中.同时，代码自动生成技术还催生出1种基于模型的快速原型开发法[1](见图1).该方法由描述系统需求时使用的1种抽象系统需求分析语言发展而来.它直观且易于维护，而成熟的代码自动生成技术则是快速原型开发法背后坚实的基础.

图 1 基于模型的快速原型开发

2 汽车电子实时控制软件的传统开发模式

汽车电子实时控制软件的传统开发模式是利用手工编写代码的开发模式，即把控制策略翻译成高级语言代码，然后用BDM或JTAG断点调试的方式测试和修改控制程序.其存在的弊病如下：(1)抽象的高级语言.汽车电子实时控制软件工程师在嵌入式软件代码编写方面要求较高.虽然软件工程师对被控对象的特性和控制方法有深入了解，但往往并不擅长编写MCU的底层代码.传统开发模式的这种弊病迫使软件工程师花费大量精力去仔细阅读MCU相关说明书.

(2)控制算法的翻译和验证.最初的控制策略和算法必须手工翻译成MCU上的程序代码.同时，控制算法在代码编写的过程中得以验证，控制策略的修改将伴随大量原始代码的修改，致使代码的人工维护成本较高.(3)调试和测试.对于实时嵌入式系统，BDM或JTAG断点调试方式无法客观体现程序的实时性能，对于强实时，特别是性能要求较高的场合和代码段，以及MCU与外设通信时，这样的调试方式会给程序员造成调试成功的假象.(4)集成测试和参数修改.在集成测试时，当需要改变软件系统内部的控制参数时，必须重新编译源代码，并部署到ECU，然后观察参数修改之后的控制效果，效率偏低，测试周期由此而被延长.(5)硬件平台依赖.传统的汽车电子控制软件开发模式直接在硬件平台上进行代码开发，软件开发过程与硬件平台紧密相连，可移植能力往往较差，硬件平台一旦更换，代码移植成本很高.这是传统开发模式下的5大缺憾，随着MCU和DSP等硬件技术和性能的飞速发展，代码自动生成技术及其可行性大大提高，能摆脱这5大缺点.传统开发模式的开发流程见图2.

图 2 传统开发模式

3 基于代码自动生成技术的汽车电子实时控制软件开发模式

利用Matlab的实时工作间(Real-Time Workshop，RTW)，结合MPC555微控制器下代码自动生成的应用，总结出基于代码自动生成技术汽车电子实时控制软件的新型开发模式，其主体结构见图3.

图 3 基于代码自动生成技术的新型开发模式

与传统开发模式相比，基于代码自动生成技术的新型开发模式有如下优势：(1)形象的模型语言.用图形语言代替抽象的高级语言来描述复杂的控制系统，编写控制软件程序.这就能使软件工程师将更多的精力和时间用于控制策略的设计、比较和优化，以提高控制软件的功能和性能.(2)控制算法的可视化仿真验证快速直观，可以在较短时间内比较不同控制算法的优劣.(3)在线实时标定与观测.在不中断程序执行的情况下观测控制软件不同部分的执行结果；在不用重新编译程序的情况下，修改控制软件系统内部的参数，迅速验证参数配置后的控制响应.(4)易于在不同的硬件平台间移植.模型语言模块化程度高，控制软件系统的核心算法部分与MCU/DSP底层驱动部分模块界限明确，不同平台间的可移植性大大提高.

3.1 控制策略的设计和验证图形化的控制软件模型代表控制软件的控制流程和控制数据流向.利用Matlab/Simulink的建模和仿真功能帮助软件工程师从全局系统的角度迅速建立起控制系统软件结构(见图4).通过对核心控制算法的初步仿真，能够迅速验证算法的正确性，改善MCU硬件资源的分配和使用，完善需求分析中的不足，避免软件开发后期，因需求变动而引发的项目开发预算超标和项目开发周期超时.[2]

图 4 控制策略的设计和验证

利用模型语言编写控制系统软件，可以从模块入手逐步求精，模块间既可以相互独立，也可以通过模块接口进行数据交换，由内而外层次清晰.对于1个控制软件团队，在模块接口定义完备的情况下，团队成员的分工更加明确，控制软件系统的整合也由此变得直观简洁.

3.2 模型的代码自动生成模型在RTW工具箱的代码自动技术支持下可以生成相应MCU/DSP硬件平台上的高级语言代码，其基本结构[3]见图5.

图 5 RTW代码自动生成基本结构

(1)应用层：由Simulink TLC生成；在Matlab/ Simulink中的每个算法功能模块背后都有相应的高级语言代码实现，在控制算法的仿真阶段，它们提供可视化程序设计和仿真验证，而在自动代码生成阶段，这些模块通过各自对应的TLC结合软件工程师对模块配置的参数，生成相应的控制算法代码.(2)硬件抽象层：由Target TLC生成；在自动代码生成阶段，结合软件工程师对该硬件驱动模块的参数配置，生成微控制器和微处理器底层的硬件驱动代码.(3)实时调度：硬实时嵌入式软件系统各部分的运行是在机械时间步长的掌控下进行的，离不开离散时间步长这个基础.Matlab代码自动生成体系在生成代码时也引入这个最基础的机械调度策略，采用基于时钟中断(RTC)的调度机制.在用模型语言编写程序模型时，必须对不同的模块指定其各自的执行步长，并通过仿真验证不同模块间执行步长的协调.自动生成代码时，RTW会根据控制软件工程师对软件系统模块的执行步长的配置，在时钟中断的基础上生成合理的调度结构.3者在汽车电子控制软件中的关系见图6.

图 6 应用层、硬件抽象层和实时调度的关系

图中：1表示MCU/DSP通过底层驱动接收外部的反馈输入，并将其传送给核心算法部分进行控制运算；2表示核心算法部分将运算得出的结果传送给MCU/DSP底层驱动，由后者执行控制行为.

3.3 实时标定和观测可以利用简单的通信手段进行实时标定，如SCI串口；也可以利用完善高效的、专用于控制系统软件标定观测的协议，如CCP协议.在传统开发模式中，如要修改控制软件中的参数，只有重新编译所有源代码，进行断点调试，然后部署ECU，才能观察控制效果.在代码自动生成技术背景下，在MCU/DSP的硬件底层通信部分引入完善的CCP协议，利用它与上位机进行具有强实时性的标定和观测.与传统调试模式不同，这种标定观测是在控制系统软件不中断运行的情况下进行的实时测试，能充分反映控制系统软件运行的实时性，帮助汽车电子控制软件工程师及时发现并修正软件在实时性上的缺陷.

4 基于代码自动生成技术的汽车电子实时控制软件开发模式的不足

运用代码自动生成工具进行汽车电子控制软件系统的开发，往往非常依赖代码自动生成工具，选择1款好的代码自动生成工具至关重要.要求该工具支持尽可能多的硬件平台，并且在同一硬件平台上尽可能全面地发挥其功能和性能.然而，再强大的代码自动生成工具也很难百分之百地满足各种开发应用的需要.以Matlab RTW代码自动生成工具箱为例，分析代码自动生成工具的局限性.(1)平台限制：代码自动生成工具所支持的MCU/DSP硬件平台有限，RTW支持Infineon C166系列，Motorola HC12，Motorola MPC5xx系列.TI C2000系列和TI C6000系列.上述5个MCU/DSP芯片系列在实时控制领域应用广泛，但RTW工具箱对ARM和OMAP等其他主流嵌入式MCU尚不支持.(2)功能限制：代码自动生成工具对所支持的某一款MCU/DSP中的某些功能模块尚未发布图形模块，对MPC5xx系列硬件平台中的SPI不支持，而SPI是MCU与很多外设通信的首选功能模块.(3)性能限制：代码自动生成工具对所支持的某一款MCU/DSP中的某些硬件功能模块，虽然发布相应的图形驱动库，但只支持该硬件功能模块下几种特定的或是使用较为广泛的应用模式，缺乏全面的支持.这就造成在某些控制软件应用场合，使用该硬件功能模块缺乏一定的灵活性.仍旧以RTW中的Motorola MPC5xx系列图形模块库为例，MPC5xx的TPU模块对电机控制给予强有力的支持，内部ROM固化17个经过优化设计的高效子函数.遗憾的是，RTW只发布对其中6个子函数的代码自动生成模式的支持，软件工程师在代码自动生成模式下利用MPC5xx系列的TPU硬件模块进行电机实时控制的可能性和灵活性大受限制.[5]

5 基于RTW代码自动生成工具箱的二次开发

基于RTW代码自动生成的二次开发主要涉及两方面技术：(1)源代码的编写测试.这需要软件工程师对MCU/DSP底层硬件体系有深入的了解，或是具有一定的底层硬件驱动开发经验；(2)源代码的图形模块封装.这也是把源代码集成并运用到模型系统中去所必需的，需要软件工程师对代码自动生成工具、代码自动生成机制及其自动生成的代码体系结构有比较深入的了解.图7为从实际项目中总结的RTW下的二次开发流程.RTW工具箱提供S-function Builder和Custom Coder两种二次开发和封装方法，表1[6]是这两种技术的比较.基于RTW二次开发的本质是在其代码自动生成背景下为用户提供的1个源代码框架.代码自动生成机制会根据控制软件工程师对S-function Builder或Custom Coder的配置，将二次开发的源代码内嵌于控制软件系统指定的位置处以执行特定功能.

图 7 RTW下的二次开发流程

源代码内嵌不论是用S-function Builder还是Custom Coder都会遇到下列3种方式.

(1)直接代码：直观简洁，但是必须肢解源代码，对其进行配置，会给独立封装测试和集成测试带来无法预估的麻烦，代码重用性和隐蔽性较差. (2)引用源文件：在系统模型的configuration parameter中配置source file，内嵌代码时仅引用源文件中的函数.代码重用性较好，基于源文件的维护和测试较方便.但是，由于要提供源代码，代码隐蔽性较差.(3)引用库：在系统模型的configuration parameter中配置源代码library库，内嵌代码时引用库内的函数，代码重用性和隐蔽性都较好.但是，源代码和二次开发模型库的维护要求软件工程师具备一定的代码自动生成模式下的二次开发经验.

6 总 结

在实时控制系统由模拟形式转变为数字形式的今天，随着微电子技术的飞速发展，MCU/DSP硬件性价比的不断攀升，基于代码自动生成技术的控制软件开发模式已经由概念转化为现实.它深入汽车、航空航天等众多工程控制领域.面对成本敏感的汽车工业，代码自动生成技术在汽车电子实时控制软件开发过程中已经显露出不同凡响的优势，极大地简化软件开发过程，缩短软件开发周期，将汽车软件工程师从抽象复杂的代码编写中解放出来，让其集中更多的时间和精力专注于控制系统和控制策略的设计和优化，提高控制软件系统的性能.在大量实践工作的基础上，详细分析基于代码自动生成技术的汽车电子实时控制软件开发模式的优势和不足，辅以RTW代码自动生成平台，详细分析代码自动生成技术及其工作机制，描述基于代码自动生成技术的二次开发方法.在不久的将来，在汽车电子控制软件领域，代码自动生成开发模式必将成为1种流行趋势.

参考文献：

[1]李启发，肖然，周明. 高压共轨轨压PID控制算法代码自动生成应用研究[J]. 车用发动机，2006 (4)：39-41.

[2]GERTZ M W. A visual programming environment for real-time control systems[D]. USA：Carnegie Mellon Univ，1994.

[3]MathWork Inc. Target language compiler reference guide[EB/OL].[2004-10]. http：//www.mathworks.com.

[4]KLEPPE A，WARMER J，BAST W. The model driven architecture：practice and promise[M]. Boston，USA：Addison-Wesley Professional，2003.

[5]GRAF S，HOOMAN J. Correct development of embedded systems[C]// Proc European Workshop on Software Architecture：Languages，Styles，Models，Tools & Applications，Germany：Springer-Verlag，2004.

[6]MARTIN T A. Software architectures for OSEW/VDX applications using MATRIXxTMand AutoCodeTM[C]// Proc 1999 IEEE Int Symp on Comput Aided Contr Syst Des，Kohala Coast，USA，1999：231-236.

(编辑 于 杰)

作者：赵彦斌　钟再敏

汽车电子领域开发应用论文 篇2：

瑞萨电子与国能电动汽车签署战略合作

微控制器及汽车半导体解决方案供应商瑞萨电子株式会社，与国能电动汽车瑞典有限公司（Nevs）签署了战略合作协议。双方将依托Nevs针对电动汽车开发的凤凰架构及瑞萨电子成熟的新能源汽车技术，联合开发应用于中国新能源汽车市场的多种解决方案。瑞萨和Nevs将正式启动针对电动汽车的研究开发，同时双方也将面向中国新能源汽车市场制定合作战略、共同开发项目。此次合作聚焦汽车电子技术前沿，研发领域涵盖新能源汽车各智能控制领域，包括主驱电机及控制系统领域、车载信息娱乐系统、ADAS（高级驾驶辅助系统）及车身控制和安全系统，以及面向云端接入等全新应用领域的研发。

汽车电子领域开发应用论文 篇3：

解读人工智能时代汽车传感器的现状与展望

摘要：基于我国当代汽车工业的进一步发展，使得汽车传感器逐渐朝着数字化、微型化、集成化、智能化与网络化等方向飞速发展。与此同时，相关研究人员应对传感器的新原理与新领域进行不断开发，只有这样才能让我国所生产的汽车传感器在世界舞台上大放异彩。对此，文章将着眼于汽车传感器的现状，简要分析其在人工智能时代的发展趋向。

关键词：人工智能时代;汽车传感器;现状及展望

0  引言

现阶段，汽车已经从单一性的交通工具朝着更为安全、现代化、智能化的方向发展与改进。要想满足当代人对于汽车的实际需求，就应该不断革新电子设备的有关配置，而传感器是其十分重要的构成部分。

1  简析汽车传感器的定义

现阶段汽车发展核心主要以下几方面：首先，为了有效解决环保与能源问题而出现的关于新能源汽车的动力问题，依据相关资料表明，其未来主要的发展方向应是应用氢燃料电池。其次，为了让汽车更为舒适、安全性更智能进一步发展汽车电子系统。作为汽车电子有关技术的关键点就是传感器，现阶段在汽车电子技术发展过程中，大大提高了传感器的应用程度，从而增强汽车的排放性能与发动机动力;除此之外还能优化操作性能、底盘制动、确保汽车能够安全行驶。对于电子系统的运行过程而言，其将探测信号作为重要基础，所以汽车传感器的稳定性、一致性以及准确性在电子系统发展过程中，所起到的作用十分重要，可以说传感器技术体现着现代科学技术水平。所谓的传感器，其主要的指的是在汽车测量系统中的一件前置部件，其可以把输入量转变成能够进行测量的数据信号，而且传感器还涉及到很多科学原理，需要诸多高新技术与学科之间的紧密配合。依据能量转换形式对汽车传感器进行划分，可以分为无源型与有源型：对于有源型而言，其可以将各种形式的非电量变成电量，等同于一台迷你发电机;而至于无源型的需要连接电源，传感器能量需要被测非电量进行必要的控制与有效调节[1]。

2  现阶段汽车传感器发展情况分析

现下汽车产业正在十分迅速地发展，这在很大程度上带动了汽车电子技术的进一步发展，扩大了汽车传感器的应用范围。正如前文所提到的汽车电子技术中最为重要的构成部分之一就是传感器，其发挥着不可替代的作用與较为完善的使用功能。现阶段，在汽车总体结构的许多方面均会应用到汽车传感器。在发动机控制以及底盘控制系统中传感器更是十分重要的，除此之外传感器和车身控制系统之间的关系十分密切，而且汽车导航系统也能以传感器为依据把实时路况信息转变成电信号，进而指导汽车行驶。由于汽车会涉及到很多种行驶条件，因此汽车传感器自身的适应性极强，就算在相对恶劣条件下也可以照常工作。

关于汽车传感器，其由于十分广泛的工作温度范围，这是因为汽车传感器具有明显的耐高温性，我们以发动机表面的传感器为例，其可以承受的温度能够超过100摄氏度，而至于尾气传感器则能在超过800摄氏度的情况下工作[2]。与此同时，汽车传感器自身的抗震与抗击能力较强，由此可以保确保在任何行驶场所传感器均可以出色的工作。与普通传感器相比，汽车传感器无论在品质还是性能上均要更高一些，这主要是由于受到技术指标和制造工艺的影响。针对汽车传感器而言，最为核心的一点就是测量的精准性，一旦传感器在测量转换过程中产生误差，就会继发电信号转换失误，不仅在很大程度上行影响着汽车发动机工作，而且也提高了汽车产生故障的机率。当下汽车传感器不仅应用范围较广而且类型也十分丰富，例如：压力传感器、流量传感器、气体传感器等等[3]。因为传感器类型不同所以其使用功能也存在一定差异性。以温度传感器为例，其可以检测冷却水的水温、发动机在工作状态下的温度还可以对汽油温度变化情况进行监测。

3  人工智能时代下对于汽车传感器的未来发展展望

在人工智能时代，人们最为感兴趣的就是自动驾驶技术，究其本质主要是借助一些技术躲避障碍物，能够自行控制速度、转向以及遵循道路交通规则，即实现人工智能进行汽车驾驶。实现这一技术却仅是需要处理计算机、视频摄像头以及传感器。在汽车的挡风玻璃与后视镜之间安装好视频摄像头，也可以将其安装在车轮罩拱内，主要是对信号灯、限速标识以及路标进行读取，而且还可以监测行驶途中的障碍物;对于处理计算机而言，其主要对来自汽车传感器的有关信息进行有效地分析处理，还可以控制其中的“执行机构”，例如：转向盘、制动等，制作传感器则是多种信息的“原点”。当下的汽车行业正在朝着自动驾驶不断前进，而在这进程中十分关键的转折点就是怎样有效融合传感器，将汽车所有系统衔接到一起，这样在紧要关头可以进行复杂且正确的决策，从而降低事故的发生机率。技术的研发与创新，出现的新材料以及传感器的开发，均能切实推动传感器的应用与发展。人工智能时代的到来，实现汽车自动驾驶已经是大势，这也使得汽车传感器在人工智时代中呈现出数字化、微型化、智能化等体现。除此之外，汽车传感器会提及更小、响应时间更短、功耗更低。半导体集成电路技术主要是以“MEMS”为基础，而其中的微型传感器则是把微米级的信号、数据等有关处理设备，通过相应的加工技术将其集成封装在一个芯片。由此可见，微型传感器一方面大大降低了功耗，另一方面由于生产成本相对低廉能够实现规模化生产，未来汽车传感器也会具备多功能的特点，也就是一个器件经可以具备多种用途多种功能，这样一来不仅使用的器件数量大大减少，而且可靠性也被进一步提高。至于汽车传感器的智能化则是指大规模的集成电路与传感器相结合，其中含有CPU，在某些情况下还可以将有关算法与神经网络植入其中，从而体现一定的AI功能，在一定程度上减少ECU实际工作量，同时也能减少成本投入。智能化处理器最为显著的特征之一就是带有微处理器，不仅可以用于信息检测还能进行信息处理与判断等，通过修正检测所得的信息数据，最大限度地避免因为温度等环境原因而造成的误差，可以通过软件来解决硬件无法解决的有关问题，例如：环境污染干扰等等。

总而言之，在未来发展时期汽车一定是更加环保节能、更加智能的，同样汽车传感器也会拥有十分广阔的发展前景。汽车发展和传感器发展之间的关系是毛将焉附的，共同改善的。汽车传感器不仅结构会更为轻小，而且功能也会十分多元并且生产成本也会十分低廉。在人工智能时代，传感器也应该考虑以下几个发展方向：第一，环境传感器。因为我国积极建设环境友好型社会，为了响应国家的号召，以及达到保护环境节约资源的目的这种传感器应会成为一个主要的发展方向;第二，安全传感器。这是因为“汽车行驶永远都是安全第一”，而安全传感器的应用可以及时提醒并处理行驶途中所遇到的危机，有助于提高汽车行驶的安全性。伴随着我国汽车行业高速发展，不管在汽车电子技术的应用方面还是研发上均提出了更进一步的要求，这在很大程度上推动着汽车传感器发展，也拓宽了汽车传感器的发展前景。

4  结束语

在汽车电子控制系统中，传感器是其中尤为重要的基础元件之一，而且也是提升其经济性、操控性、动力性能的主要信息源头。曾有人这样评价汽车传感器，要是没有传感器汽车难以实现汽车现代化。由此可见，在智能汽车发展进程中传感器是主要环节之一，对此应对供给体系进一步完善，推动汽车传感器在人工智能时代更好的发展。

参考文献：

[1]王渝，杨建新，王玉彩.现代汽车传感器的应用与发展[J].科技情报开发与经济，2009（21）.

[2]王晓翠，罗傲雪.汽车传感器一般检测过程与检测思路的综合研究[J].科学中国人，2014（14）.

[3]黄沃光.汽车传感器的检测思路分析[J].科技致富向导，2013（02）.

[4]王辉.传感器在汽车电子技术中的应用[J].湖北农机化，2019（17）：61.

[5]付忠亮，黄忠毅，杨玲超.一种汽车传感器智能标定和复测装置的设计[J].数字技术与应用，2019，37（07））：169-170.

[6]张永东.汽车方向盘转角传感器的开发应用[J].汽车电器，2019（07）：40-41.

作者：顾俊