En la actualidad, los controladores electrónicos automotrices siguen básicamente la especificación AUTOSAR, y el sistema operativo, como punto culminante de BSW, siempre ha sido
Al final, los estudiantes que estudian AUTOSAR se sienten intimidados y desanimados. Entonces, hoy Demu soluciona el problema basado en AUTOSAR
El conocimiento del sistema operativo estándar es conveniente para que todos aprendan como referencia.
1 ¿Por qué necesita un sistema operativo?
No hay duda de que los sistemas embebidos son complicados ahora, pero ¿por qué necesitamos un sistema operativo? ¿Lo has pensado detenidamente?
De hecho, en los primeros sistemas integrados, no existía el concepto de sistema operativo. Creo que los estudiantes que hacen desarrollo integrado pueden entender,
En la función main(), escriba un ciclo while, agregue un temporizador y ejecute el código regularmente de acuerdo con el método de intervalo de tiempo.
Se puede hacer una programación simple.
Sin embargo, ahora es diferente, el sistema se está volviendo cada vez más complejo y la programación simple y cruda del pasado ya no puede cumplir con los requisitos. explicar
Las principales razones de la complejidad del sistema son las siguientes:
o
Diversificación de tareas;
oComplicación del ciclo
;
o
Anidamiento jerárquico de llamadas;
oIntroducción del
sistema multinúcleo;
Por ejemplo. Por ejemplo, tenemos un sistema de tres núcleos, en el que core0 es responsable de la función de aplicación ASW y core1 es responsable de la función básica
BSW, core2 es responsable de la supervisión del sistema, la seguridad funcional y el diagnóstico, etc. Cómo satisfacer la llamada de su tarea normal mientras se ejecuta la función
Al mismo tiempo, ¿las instrucciones y el monitoreo del código del sistema también están sincronizados? En la función main(), agregamos un temporizador a través de una declaración de bucle y luego
Pruébalo, se estima que será "difícil ir al cielo azul".
Por lo tanto, algo llamado sistema operativo debe aparecer. Gestiona la programación de tareas y eventos, los datos entre diferentes tareas
Flujo de datos y proporciona funciones de control y manejo de errores. El sistema operativo proporciona todos los servicios básicos para aplicaciones en tiempo real, incluido el manejo de interrupciones,
Programación, sincronización de hora y reloj del sistema, manejo de mensajes locales y mecanismos de detección de errores.
2 características del sistema operativo AUTOSAR
Los sistemas operativos se pueden dividir en diferentes grupos según sus características, como configuración estática y gestión dinámica. estar en lo cierto
El sistema operativo AUTOSAR (en adelante AUTOSAR OS) está clasificado, y sus características básicas son las siguientes:
oConfiguración estática
o
Inferir el rendimiento en tiempo real del sistema
o Proporcionar
una estrategia de programación basada en prioridades
o Proporcionar
funciones de protección en tiempo de ejecución (memoria, temporización, etc.)
oNo
se requieren recursos externos, se puede integrar en controladores de gama baja
Por lo tanto, la diferencia entre el sistema operativo Autosar y el sistema operativo común (como el sistema operativo Linux) es la siguiente:
o
no crea dinámicamente nuevas tareas en tiempo de ejecución;
o
es una variante de configuración precompilada, todas las tareas deben definirse antes de compilar;
o
El sistema operativo no tiene administración de memoria dinámica ni shell para controlar manualmente las tareas.
Antes de que se propusiera AUTOSAR OS, su sistema operativo en el campo de la electrónica automotriz ha pasado por dos etapas, a saber,
no OSEK
OS
和 OSEK OS。
Por supuesto, la tercera etapa ahora, Autosar OS, es un sistema operativo compatible con OSEK, pero con varias extensiones.
actuación. Funciones extensibles como programadores, aplicaciones de sistema operativo, protección de memoria y protección de tiempo. Mención especial OSEK OS
Las siguientes características se proporcionan para admitir AUTOSAR:
Programación basada en prioridades
Funciones que manejan interrupciones
Las interrupciones tienen mayor prioridad que las tareas
Protección contra el uso indebido de los servicios del sistema operativo
Interfaz de inicio de StartOS y StartupHook
Interfaz de apagado de ShutdownOS y ShutdownHook
El nivel de escalabilidad del sistema operativo específico se divide en cuatro niveles:
3 Objetos de AUTOSAR OS
Autosar OS proporciona una estrategia de programación basada en prioridades, con atributos preferenciales y un mecanismo de sincronización, a través de eventos y recursos.
propiedades a lograr. AutosarOS proporciona los siguientes objetos para la gestión de ejecución de tareas múltiples, como
alarmas, aplicaciones,
Modos de aplicación，Contadores，Eventos，ISRs，Conjuntos de registro，Recursos，Tablas de programación，
Spinlocks, Tareas.
Estos objetos y su configuración son el contenido clave de AUTOSAR OS, y los explicaremos en detalle más adelante.
Explicación, aquí hay una breve introducción.
Alarmas
: La sirena, como la campana de nuestra escuela, sonará cuando llegue el momento. El sistema operativo lo usa para hacer algunas cosas programadas,
Por ejemplo, active una tarea Tarea.
Aplicaciones
: Literalmente, es una aplicación, para ser precisos, debería ser una partición. se despliega a
En un determinado Núcleo, la función principal es administrar los objetos colocados en él. ¿Por qué quieres esta cosa? dar un inapropiado
ejemplo. MCU es como un país, y su núcleo es su provincia, por lo que las Aplicaciones pueden entenderse como un nivel de prefectura bajo la jurisdicción de la provincia.
ciudad. Por ejemplo, un día se encontró una gran cantidad de personas infectadas con el nuevo coronavirus en una ciudad a nivel de prefectura y, para evitar la propagación, se cerró la ciudad.
Razonable, para no expandirse a otras áreas urbanas. Piénsalo, cuando se presente una epidemia en esta ciudad, ¿debería cerrarse toda la provincia, o solo la
¿Qué hay de cerrar la ciudad? Obviamente esto último. La división en el chip también es muy razonable. Las particiones en AUTOSAR OS se dividen en confiables
y desconfiado.
Modos de aplicación
: rara vez se usa, por lo que no lo presentaré aquí;
Contadores
: Es más apropiado comparar el Contador con el corazón.Para el chip, es el oscilador de cristal. En el sistema operativo lo hace
Se utiliza para cronometrar o contar. Generalmente, el contador se combina con el temporizador del chip. La precisión del contador determina la operación.
La precisión con la que el sistema puede mantener el tiempo.
Eventos:
eventos. En los sistemas operativos integrados, los eventos generalmente están vinculados con tareas para implementar funciones de programación.
También puede ser activado por
Alarmas
. Por ejemplo, si configuro una tarea para que se ejecute en un proceso de 10 ms, la tarea de 10 ms será la misma que
El evento se une.
ISRs:
rutina de servicio de interrupción, que es la interrupción de la que estamos hablando. El concepto de interrupción es para estudiantes de desarrollo integrado.
debería ser más familiar. Hay dos tipos de interrupciones en AUTOSAR OS En Autosar OS, las interrupciones se dividen en Cat1
Y Cat2, la llamada interrupción de tipo 1 y la interrupción de tipo 2, la llamada interrupción de tipo 2 es en realidad una interrupción completamente asumida por el sistema operativo,
El sistema operativo administra el cambio de contexto y la gestión de la pila de este tipo de interrupción; mientras que el sistema operativo no se hace cargo de la interrupción de tipo 1, por lo que su
El contexto se gestiona por sí mismo. Además, Autosar Os requiere que la prioridad más baja de las interrupciones Cat1 sea más alta que la prioridad más alta de Cat2.
Prioridad, es decir, la prioridad de interrupción de Cat1 es mayor. Por lo tanto, las interrupciones Cat1 generalmente se usan en ocasiones donde los requisitos de tiempo son más urgentes.
combinar. Tenga en cuenta que las interrupciones tienen una prioridad más alta que cualquier tarea, es decir, las interrupciones pueden adelantarse a las tareas.
Conjuntos de registros:
apenas utilizados, no introducidos temporalmente.
Recursos:
recursos. Los recursos dentro del sistema integrado se utilizan para forzar la ejecución de la tarea en grupos.Dentro del grupo, no hay
Hay un dicho de preferencia, es decir, recursos compartidos. Por supuesto, las interrupciones no pueden usar recursos de paquetes internos. ¿Qué recursos se comparten? Comparar
Por ejemplo, el uso compartido de pilas, para reducir la carga en el sistema, podemos permitir que las tareas en el mismo grupo compartan los recursos de pila asignados.
Uso, como una sociedad armoniosa.
Tablas de programación:
tabla de programación, que puede entenderse como una tabla que contiene muchos puntos de programación, como suele ser el caso en Autosar Os
Usando un programador, por ejemplo, si hay tareas que deben programarse en tres períodos de 1 ms, 2 ms y 5 ms, entonces un
Una tabla que programa tareas de 1 ms a 1 ms, programa tareas de 1 ms y 2 ms a 2 ms y programa tareas de 1 ms y 2 ms a 4 ms
Tarea de 2ms, programe tareas de 1ms y 5ms a 5ms, programe tareas de 1ms, 2ms, 5ms a 10ms, y luego siga esto
Tal ciclo relacional se llama tabla de despacho. En la actualidad, algunos desarrolladores principales de Autosar utilizan este método
Programación de tareas. Indiferentemente, Schedule Table tiene su propia máquina de estado, el mayor beneficio de la programación de Schedule Table
Es para mantener la sincronización de la programación.
Spinlocks:
Sin uso de proyecto, aún no presentado.
Tareas:
Las tareas también deben ser familiares. Autosar Os tiene algunas propiedades propias. Permítanme presentarlas brevemente. Tipo de tarea:
o
Tarea Básica: Contiene los estados Listo, Ejecutando, Suspendido
o
Tarea Ampliada: Contiene los estados Listo, Ejecutando, Suspendido y Esperando
La llamada tarea extendida es un estado de Espera adicional, por lo que generalmente espera la llegada de un Evento.
Además, la programación de tareas se divide en preventiva y cooperativa. Para las tareas que se pueden adelantar, el sistema operativo programará las tareas en función de la prioridad de la tarea.
Ordenando la programación, la alta prioridad puede adelantarse a la baja prioridad. En AUTOSAT OS, cuanto mayor sea el número, mayor será la prioridad.
Por supuesto, el sistema operativo también tiene protección de memoria, protección de tiempo y mecanismos de error.