吳忠偉

摘 要

本文提出了基于μC/OS-II嵌入式操系統(tǒng)的雙離合自動(dòng)變速器控制系統(tǒng)軟件開發(fā)架構(gòu)，進(jìn)行了任務(wù)劃分及時(shí)序設(shè)計(jì)，經(jīng)過驗(yàn)證表明，所開發(fā)的雙離合自動(dòng)變速器控制系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)良好，實(shí)時(shí)性較高，值得進(jìn)一步應(yīng)用和推廣。

【關(guān)鍵詞】DCT 控制系統(tǒng) 嵌入式操作系統(tǒng) 軟件開發(fā)

雙離合自動(dòng)變速器中（以下簡(jiǎn)稱DCT），在兩個(gè)離合器輸入軸上按照奇、偶數(shù)布置變速器擋位，交替切換離合器的過程中實(shí)現(xiàn)動(dòng)力換擋。DCT控制系統(tǒng)需要根據(jù)車輛行駛的實(shí)際狀態(tài)來實(shí)時(shí)進(jìn)行換擋判斷，從而完成換擋自動(dòng)控制，相較于手動(dòng)變速器控制系統(tǒng)來說，設(shè)計(jì)難度較大，要滿足實(shí)時(shí)性和可靠性的要求，尤其在軟件開發(fā)設(shè)計(jì)中，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方式難以實(shí)現(xiàn)。基于以上，本文簡(jiǎn)要分析了基于嵌入式操作系統(tǒng)μC/OS-II的DCT控制系統(tǒng)軟件開發(fā)設(shè)計(jì)，旨在為相關(guān)研究和實(shí)踐提供參考。

1 DCT控制系統(tǒng)軟件開發(fā)設(shè)計(jì)

1.1 DCT控制系統(tǒng)軟件開發(fā)設(shè)計(jì)思路與軟件結(jié)構(gòu)

對(duì)于傳統(tǒng)嵌入式控制系統(tǒng)軟件開發(fā)來說，其一般采用面向硬件的前后臺(tái)開發(fā)方式，這種方式開發(fā)的控制系統(tǒng)有著模塊之間耦合性高及內(nèi)聚性低的特點(diǎn)，不利于程序重復(fù)使用，難以保證程序的穩(wěn)定性。要想解決上述問題，需要實(shí)現(xiàn)DCT控制系統(tǒng)軟件與硬件之間的隔離，保證硬件控制與軟件實(shí)現(xiàn)的獨(dú)立。本文以操作系統(tǒng)開發(fā)方式為基礎(chǔ)進(jìn)行DCT控制系統(tǒng)軟件開發(fā)，操作系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)多任務(wù)的調(diào)度與管理，通過對(duì)操作系統(tǒng)的引入來降低程序之間的耦合性，從而解決傳統(tǒng)嵌入式控制系統(tǒng)存在的問題。本文以μC/OS-II內(nèi)核為基礎(chǔ)進(jìn)行DCT控制系統(tǒng)軟件的開發(fā)設(shè)計(jì)，μC/OS-II操作系統(tǒng)源代碼公開，且結(jié)構(gòu)小巧，有著任務(wù)調(diào)度管理、任務(wù)間同步通信、時(shí)間管理及內(nèi)存管理等功能，能夠提供中斷服務(wù)，用匯編語言編寫與CPU硬件相關(guān)代碼，用C語言編寫其他代碼，可移植性優(yōu)良，同時(shí)μC/OS-II還有著占用空間小、擴(kuò)展性優(yōu)良及執(zhí)行效率高等優(yōu)點(diǎn)。為了支持軟件后續(xù)功能的開發(fā)與驗(yàn)證，將文件系統(tǒng)程序和設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序添加其中，實(shí)現(xiàn)軟件功能擴(kuò)展，同時(shí)為軟件理論驗(yàn)證提供底層支持。具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1.2 任務(wù)劃分及時(shí)序設(shè)計(jì)

根據(jù)DCT控制系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)圖和系統(tǒng)功能及性能要求，進(jìn)行應(yīng)用程序多任務(wù)的劃分，對(duì)任務(wù)優(yōu)先級(jí)進(jìn)行設(shè)定，具體如表1所示。

在進(jìn)行DCT控制系統(tǒng)任務(wù)劃分的過程中，為了改善其擴(kuò)展性能，采用保留0，1，2優(yōu)先級(jí)及預(yù)留間隔的劃分方式。在任務(wù)劃分完成之后，以DCT控制系統(tǒng)功能要求為基礎(chǔ)，進(jìn)行多任務(wù)動(dòng)作時(shí)序設(shè)計(jì)。

2 DCT控制系統(tǒng)功軟件開發(fā)功能驗(yàn)證

在DCT硬件在環(huán)仿真實(shí)驗(yàn)臺(tái)上對(duì)DCT控制系統(tǒng)軟件程序進(jìn)行功能驗(yàn)證，首先是對(duì)系統(tǒng)關(guān)鍵部分進(jìn)行驗(yàn)證，主要包括多任務(wù)控制系統(tǒng)啟動(dòng)流程是否正確、軟硬件初始化流程是否正常、任務(wù)時(shí)序執(zhí)行情況是否正確、FSM換擋實(shí)現(xiàn)過程是否正常等幾個(gè)方面。測(cè)試結(jié)果顯示，這些關(guān)鍵部分功能良好，流程執(zhí)行正確。

為了進(jìn)一步對(duì)開發(fā)的系統(tǒng)軟件及其程序進(jìn)行功能驗(yàn)證，以功能用時(shí)情況為驗(yàn)證內(nèi)容，設(shè)計(jì)了測(cè)試用例，在測(cè)試驗(yàn)證的過程中，首先以指令執(zhí)行周期為基礎(chǔ)，對(duì)各項(xiàng)功能的用時(shí)進(jìn)行計(jì)算，以此作為測(cè)試參考，之后借助示波器等硬件對(duì)DCT控制系統(tǒng)運(yùn)行過程進(jìn)行功能用時(shí)驗(yàn)證，驗(yàn)證結(jié)果表明，開發(fā)的DCT控制系統(tǒng)軟件實(shí)時(shí)性良好。

3 結(jié)論

綜上所述，本文以嵌入式操作系統(tǒng)μC/OS-II為基礎(chǔ)進(jìn)行DCT控制系統(tǒng)軟件的開發(fā)，為了拓展系統(tǒng)功能，加入了設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序及文件系統(tǒng)，在DCT硬件在環(huán)仿真實(shí)驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行了軟件程序執(zhí)行流程及用時(shí)情況的驗(yàn)證，驗(yàn)證結(jié)果表明，軟件功能執(zhí)行良好，實(shí)時(shí)性優(yōu)良，同時(shí)，相較于傳統(tǒng)開發(fā)方式來說，本文提出的DCT控制系統(tǒng)軟件開發(fā)方案有著開發(fā)周期短及實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，指的進(jìn)一步應(yīng)用和推廣。

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作者單位

吉林建筑大學(xué)城建學(xué)院 吉林省長春市 130000