Autosar Os分析

一、Autosar Os基本概念

Autosar在汽車電子系統中被廣泛應用,它是一個全球車輛系統標準。Autosar OS是Autosar標準中的組成部分之一,主要負責統一的任務調度和資源管理。Autosar OS的核心部分是操作系統核心(OS Core),它是一個通用的操作系統介面,該介面被各種具體操作系統實現,從而完成任務管理和資源管理的操作。

在Autosar OS中,任務是最基本的執行單元,每個任務都被分配了一個優先順序。除了任務,Autosar OS還提供了事件、信號量、互斥鎖等同步機制,還提供了定時器、中斷等非同步機制。

Autosar OS的資源管理模塊是一個高度靈活的模塊,它允許用戶定義自己的資源類型,並為這些資源分配操作。例如,用戶可以定義自己的內存池類型,並在初始化階段為其分配內存,這樣在應用程序代碼中就可以使用自己定義的內存池。

二、Autosar Os任務調度演算法

任務調度演算法是Autosar OS的核心部分,它決定哪個任務最先執行。Autosar OS支持多種調度演算法,包括:

  • 非搶佔式調度演算法
  • 帶有優先順序的搶佔式調度演算法
  • 時間片輪詢調度演算法

非搶佔式調度演算法是最簡單的一種調度演算法,它把CPU的使用權交給當前正在運行的任務,直到該任務主動調用wait()函數等待某個事件時才會被搶佔。優先順序搶佔式調度演算法則是基於任務優先順序的搶佔,高優先順序的任務可以搶佔低優先順序的任務。而時間片輪詢調度演算法則按照任務在隊列中的順序輪詢執行。

在實際應用中,各種調度演算法會根據具體的場景做出不同的選擇。例如在高實時性要求的系統中,通常使用優先順序搶佔式調度演算法。

三、Autosar Os任務管理和同步機制

Autosar OS任務的設計基於面向對象思想,每個任務都是一個類,在類中實現任務初始化、任務代碼、任務結束等方法。任務的管理包括任務的創建、刪除、掛起和喚醒。在任務創建時,可以指定任務的優先順序、棧空間大小、入口函數等,具體API如下:

TaskType taskId;
TaskCreationParameterType taskParam;
errorCode = CreateTask(taskId, taskParam);

在任務代碼執行過程中,需要使用到同步機制,Autosar OS提供了多種同步機制,包括信號量、互斥鎖和事件等。例如,如果兩個任務需要共享同一個資源,需要使用互斥鎖進行保護,以免出現競態條件:

ResourceType resId;
ResControlType resCtrl;
errorCode = GetResource(resId);
// critical section code here
errorCode = ReleaseResource(resId);

四、Autosar Os中斷處理

Autosar OS支持外部中斷和軟體中斷,針對不同類型的中斷,提供了不同的處理方式。例如,對於低優先順序的軟體中斷,可以通過設置中斷禁止值來屏蔽中斷;對於高優先順序的中斷,則需要使用信號量等同步機制來保證實時性。

當發生中斷時,Autosar OS將掛起當前任務,轉而執行中斷處理函數。中斷處理函數需要快速執行完畢,以避免影響實時性。中斷處理函數執行完畢後,Autosar OS將恢復之前被掛起的任務,繼續執行。

下面是一個外部中斷的示例:

void MyIsr(void)
{
   // interrupt service routine code here
}

ISR(MyIsr)
{
   // 執行中斷處理函數
   ...
}

五、Autosar Os資源管理

Autosar OS中的資源管理可以支持各種資源,包括任務、中斷和內存等。具體實現是通過類型化資源管理實現的,用戶可以創建自己的資源類型,並在初始化階段為其分配內存。

資源管理模塊的核心API包括CreateResource()、GetResource()、ReleaseResource()等,用戶可以使用這些API來管理自己定義的資源類型。

下面是一個內存池資源的示例:

MemoryPoolType memId;
MemoryPoolCreationParameterType memParam;
errorCode = CreateMemoryPool(memId, memParam); 
MemoryType memBlockPtr;
errorCode = GetMemoryBlock(memId, &memBlockPtr); 
// 使用內存池資源
...
errorCode = ReleaseMemoryBlock(memId, memBlockPtr);

六、Autosar Os應用開發的實例

下面是一個簡單的Autosar OS應用實例,該應用包含兩個任務Task1和Task2,Task1需要定時發送一個CAN信號,而Task2需要接收CAN信號。為了保證實時性,任務優先順序需要設置為高優先順序:

TaskType Task1Id, Task2Id;
TaskCreationParameterType Task1Param, Task2Param;
Task1Param.priority = 2;
Task2Param.priority = 1;
errorCode1 = CreateTask(Task1Id, Task1Param);
errorCode2 = CreateTask(Task2Id, Task2Param);

// 運行Task1
TaskActivateTask(Task1Id);

// Task2接收CAN信號
ISR(CanIsr)
{
   ...
   TaskActivateTask(Task2Id);
}

// Task1發送CAN信號
void Task1(void)
{
   CanMessageType message;
   while (1) {
      ...
      CanSendFrame(&message);
      TaskWaitEvent(sendCompleteEvent);
   }
}

// Task2接收CAN信號
void Task2(void)
{
   CanMessageType message;
   while (1) {
      TaskWaitEvent(rxEvent);
      CanRxFrame(&message);
      ...
   }
}

在上述應用中,Task1設置為高優先順序,負責定時發送CAN信號;Task2設置為低優先順序,等待CAN信號的到來。當CanIsr中斷響應時,Task2被激活,開始接收CAN信號。同時,Task1等待sendCompleteEvent信號的到來,以確保CAN信號發送成功。

結論

Autosar OS是Autosar標準中的一個重要組成部分,主要負責統一的任務調度和資源管理。它支持多種調度演算法、同步機制和資源管理模塊,可以大大簡化汽車電子系統的開發。Autosar OS適用於眾多實時性要求較高的場景,例如汽車安全控制系統、發動機控制系統等。

原創文章,作者:小藍,如若轉載,請註明出處:https://www.506064.com/zh-tw/n/181382.html

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