音像汽车/电气架构

前言
章 绪论
1.1 价值链与企业的组织结构
1.2 产品的生产周期和研发周期
1.2.1 产品研发过程
1.2.2 OEM和供货商之间的合作模式
1.3 汽车电气的发展史
第2章 汽车/电气架构基础
2.1 /电气架构概述
2.1.1 /电气架构的功能范围
2.1.2 功能/软件架构
2.1.3 网络架构
2.1.4 组件的拓扑架构
2.1.5 /电气架构的评价指标
2.2 法律和标准对/电气架构的影响
. /电气架构的设计方案
..1 以功能为导向的/电气架构设计方案
..2 集中控制的/电气架构设计方案
.. 以空间为导向的主/从/电气架构设计方案
..4 以模块为导向的/电气架构设计方案
2.4 实时系统评价的概述
2.5 实时系统评价的方法
第3章 软件架构和软件研发
3.1 控制系统的软件架构
3.1.1 OSEK/VDX
3.1.2 AUTOSAR
3.2 软件研发
3.3 以模型为基础的功能研发
3.4 案例研究：软件的功能
第4章 电控单元和实时计算机架构
4.1 电控单元的组成及其应用条件
4.2 计算机架构和可编程硬件
4.3 处理器组件
4.3.1 处理器核
4.3.2 数据通道
4.3.3 存储器的层次结构
4.3.4 中断
4.3.5 多核架构
4.4 CPU的外设组件
4.5 案例分析：电控单元的替代架构
4.5.1 初始情况
4.5.2 研发团队
4.5.3 替代架构
4.5.4 组件汇编
4.5.5 替代架构的评价
第5章 通信基础
5.1 通信系统
5.1.1 CAN
5.1.2 FlexRay
5.1.3 LIN
5.1.4 基于以太网的通信
5.2 总线的配置
5.2.1 CAN总线的配置
5.2.2 FlexRay总线的配置
5.. LIN总线的配置
5.3 安全应急通信
5.4 案例
5.4.1 CAN总线配置的案例
5.4.2 FlexRay总线配置的案例
5.4.3 网关的路由表
第6章 实时评价的术语和参数
6.1 嵌入式分布式实时系统
6.2 术语的定义
6.3 事件模型
6.3.1 标准事件模型
6.3.2 AUTOSAR中的事件模型
6.3.3 CAN总线中的事件模型
6.4 偏置
6.5 实时评价的参数
6.5.1 软件评价的参数
6.5.2 通信系统评价的参数
6.5.3 嵌入式系统评价的参数
第7章 软件的实时评价
7.1 执行时间的分析确定
7.1.1 坏情况执行时间分析
7.1.2 系统和程序分析的原则
7.2 执行时间的模拟确定
7.3 执行时间的测定
7.4 案例：软件执行时间的评价
7.4.1 可使用的工具链
7.4.2 执行时间的分析
7.4.3 执行时间的测定
7.4.4 所确定的执行时间的比较
第8章 组件的实时评价
8.1 处理器调度和作业响应时间分析
8.2 总线仲裁和信息响应时间分析
8.2.1 CAN总线
8.2.2 FlexRay总线
8.. LIN总线
8.2.4 以太网
8.3 组件层面上的模拟
8.4 案例研究
8.4.1 在ECU层面上的分析
8.4.2 CAN总线的分析（简化的）
8.4.3 CAN总线的分析（复杂的）
8.4.4 FlexRay总线的分析
8.4.5 LIN总线的分析
第9章 嵌入式网络的评价
9.1 系统时间行为评价的分析方法
9.1.1 在系统层面上抽象的时间评价
9.1.2 实时演算
9.1.3 TA/S系统和RTC的后续工作
9.1.4 带模型检查的自动定时器
9.2 时间系统行为评价的模拟方法
9.3 案例：系统层面上的实时分析
9.3.1 案例
9.3.2 案例
附录
附录A 整数线规划
附录B 端子的标注和控制
名词术语
参考文献

本书围绕汽车/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、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，想法、观念或实施满足初的要求，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，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，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/电气架构范围内的建模并进行评价，这不仅仅局限于汽车范围，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/电气架构的读者。2）具有一定/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、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/电气架构。本书由以下章节组成：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/电气架构基础，解释了/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