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随着经济和社会的发展,人们对汽车的安全性、舒适性、燃油经济性等方面提出了更高的要求,来自汽车功能和开发成本、上市周期各方面的压力,汽车电子软件的开发面临着越来越大的挑战。传统汽车电子软件垂直型开发模式已经成为严重阻碍快速发展的瓶颈,越来越难以应对当前汽车产业蓬勃发展带来的快速高效开发需求,探索复杂汽车电子软件开发方法的新变革成为当前汽车电子软件领域亟待解决的问题。汽车电子软件标准的不断推出和日益广泛的应用,给汽车电子行业带来了冲击。软件标准理论体系日益成熟,当前主要的焦点已经从探索理论架构转移到提炼工程方法和提供解决方案。本文针对传统汽车电子软件开发流程面临的挑战,结合汽车电子软件国际标准的发展趋势,提出了面向汽车电子领域的装配式软件开发方法SmartV,并对该方法涉及的若干关键技术问题进行了深入的研究。本研究主要集中在以下五个方面:
⑴面向汽车电子的装配式软件开发方法SmartV的研究。提出了该方法的两个基础理论模型,开发流程的“基于标准化组件的分布式集成模型”和软件架构的“基于标准化组件的层次化软件模型”。
⑵SmartV方法的开发流程和管理模式研究。在面向领域的软件标准背景下,从软件工程方法论的角度,基于流程模型和架构模型,对传统汽车电子领域的垂直开发V模型左端流程做了改进,提出了针对标准架构的分散开发统一装配的新模式。在需求分析之后,即进入水平分散开发和配置状态,利用标准化的接口和大量基础软件的重用,实现分布式的组件配置和装配集成,并结合多项自动化生成技术,大大提高了汽车电子复杂控制系统的开发效率和产品质量。
⑶支持SmartV的应用系统快速原型验证方法研究。本文提出了针对标准化组件操作系统的时间自动机模板,在需求细化阶段可快速实例化灵活构建基于OS的汽车电控系统原型并进行形式化验证,为SmartV方法的分散开发过程预先提供了一个快速原型,降低了系统开发风险和错误成本。
⑷支持SmartV的目标系统性能优化技术研究。通过对关键标准组件操作系统任务模型的改进,优化了系统上下文切换的时间消耗;通过对中断机制的改进,改善了中断响应和延迟时间。基础组件操作系统的性能优化,为实施SmartV方法的目标系统的最终性能提供了基础保障。
⑸支持SmartV方法的汽车电子软件平台研究。本文在SmartV方法的理论基础上,开发了支持SmartV方法的软件平台SmartSAR,基于SmartSAR平台研制了汽油发动机控制系统SmartEMS,该系统是国家十一五核高基重大专项和省科技厅重大专项的关键研究内容之一。