基于MPC555的發(fā)動機電控系統(tǒng)的嵌入式編程接口庫設(shè)計

　本文介紹的柴油機電控系統(tǒng)嵌入式軟件平臺就是面向汽車電子，遵循OSEK標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)用于汽車動力總成控制的系統(tǒng)平臺。 軟件平臺由微型系統(tǒng)內(nèi)核和應(yīng)用編程接口庫組成。嵌入式操作系統(tǒng)內(nèi)核負(fù)責(zé)任務(wù)調(diào)度及事件處理等，編程接口庫負(fù)責(zé)將開發(fā)常用的算法和MPC555底層硬件的驅(qū)動函數(shù)進行控件級封裝，供用戶調(diào)用。在嵌入式系統(tǒng)中，開發(fā)人員通過調(diào)用編程接口庫中已有的API函數(shù)，就可以實現(xiàn)常用運算功能以及常規(guī)硬件操作。

　　圖1 發(fā)動機電控系統(tǒng)層次圖

　　整個電控系統(tǒng)包括硬件平臺、底層驅(qū)動、嵌入式軟件平臺和上層用戶四個層次。各個層次關(guān)系，如圖1所示。

　　硬件平臺簡介

　　發(fā)動機電控系統(tǒng)硬件平臺主控CPU為MPC555，它是一款高性能的32位單片機，是專為汽車電子、航空航天、智能系統(tǒng)等高端嵌入式控制系統(tǒng)所設(shè)計的芯片。其獨特之處在于其具有浮點運算單元，支持浮點代碼的直接編程;此外，MPC555還具有可編程的時間處理模塊，可通過對該模塊的獨立編程，實現(xiàn)對發(fā)動機曲軸、凸輪軸等復(fù)雜周期信號的處理，無需外接單獨的CPU，從而大大簡化了軟、硬件設(shè)計。

　　圖2 發(fā)動機電控系統(tǒng)硬件電路結(jié)構(gòu)框圖

　　以MPC555為核心控制單元，輔以相應(yīng)的輸入信號處理、輸出控制和通訊單元設(shè)計的發(fā)動機電控系統(tǒng)硬件電路結(jié)構(gòu)框圖，如圖2所示。

　　嵌入式操作系統(tǒng)內(nèi)核簡介

　　該嵌入式操作系統(tǒng)是以MPC555/MPC556單片機為硬件運行平臺，參照歐洲OSEK標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建的超微型實時安全的嵌入式操作系統(tǒng)內(nèi)核。該系統(tǒng)為用戶提供各種任務(wù)調(diào)度、事件處理及中斷響應(yīng)機制，并由操作系統(tǒng)管理各個任務(wù)之間的切換和信息傳遞。

　　為滿足系統(tǒng)實時性的要求，操作系統(tǒng)任務(wù)管理采用基于任務(wù)優(yōu)先級的可搶占式任務(wù)機制，任務(wù)之間通過消息郵箱和消息隊列傳遞變量和信息。另外，系統(tǒng)內(nèi)核利用開放源碼機制,通過裁減與移植,可以支持多種國際主流處理器。

　　該嵌入式操作系統(tǒng)內(nèi)核的功能結(jié)構(gòu)，如圖3所示。

　　圖3支持汽車電子的嵌入式操作系統(tǒng)內(nèi)核結(jié)構(gòu)圖

　　嵌入式編程接口庫設(shè)計

　　應(yīng)用編程接口庫的設(shè)計是將發(fā)動機電控系統(tǒng)需要的常規(guī)算法和硬件基本操作封裝為函數(shù)形式，嵌入在操作系統(tǒng)中，為開發(fā)人員提供一個友好安全的軟件平臺。

　　該嵌入式編程接口庫的結(jié)構(gòu)，如圖4所示。

　　圖4 支持汽車電子的嵌入式編程接口庫結(jié)構(gòu)圖

　　嵌入式基礎(chǔ)編程接口庫

　　嵌入式基礎(chǔ)編程接口庫是指各行業(yè)在電子控制方面通用的編程接口庫。該庫利用現(xiàn)有車輛數(shù)據(jù)作為模擬數(shù)據(jù)進行控制算法和線性插值算法庫函數(shù)驗證，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)符合 ASAP2標(biāo)準(zhǔn)。該接口庫為用戶提供了一整套開發(fā)中常用的算法函數(shù)和基本操作，對典型的算法和操作進行控件級封裝，為應(yīng)用程序提供一個完整的通用的系統(tǒng)調(diào)用函數(shù)庫。