嵌入式OSEK配置器的設計與實現

隨著汽車工業的快速發展，汽車對控制、通信、網絡管理等方面的要求越來越高，基于32位微控制器的硬件平臺、基于嵌入式實時操作系統的軟件平臺和基于CAN總線的網絡通信平臺逐漸成為當今汽車電子業的主流。

1 OSEK／VDX規范簡介

在嵌入式實時操作系統方面，為了滿足日益龐大、復雜的汽車電子控制軟件的開發需要，實現應用軟件的可移植性和不同廠商控制模塊間的可兼容性，1993年德國汽車工業界聯合推出了汽車電子的開放式系統及接口——OSEK／VDX規范(以下簡稱“OSEK規范”)，旨在為汽車上的分布控制單元提供一個開放結構的工業標準。OSEK規范從實時操作系統(RTOS)、軟件接口、通信和網絡管理等方面對汽車電子控制軟件開發平臺作了較為全面的定義與規定。盡管該規范還處在不斷完善中，但它所提出的一整套解決方案將是未來汽車電子軟件開發的發展方向。

為了達到OSEK軟件可移植的目標，OSEK規范中定義了配置使用OSEK應用程序的方法——通用實現語言OIL。OSEK配置器就是使用圖形化的用戶接口，根據用戶需求配置OIL文件，并最終生成OSEK實時操作系統初始化代碼的工具。它是開發符合OSEK規范的實時操作系統的重要組成部分。

2 OSEK配置器的主要功能

OSEK應用程序的開發流程如圖1所示。用戶通過OSEK配置器根據軟硬件的需求，對操作系統的屬性和所有系統對象進行靜態配置。配置完成后，OSEK配置器生成符合OSEK規范的OIL配置文件，并進一步生成與操作系統相關的C代碼和頭文件，以提供OSEK實時操作系統初始化時必備的系統參數。為保證軟件的兼容性，OSEK配置器還能夠從外部直接讀取符合OSEK規范的OIL文件，完成生成OS靜態系統文件的過程。

用戶完成應用程序代碼編寫和OIL文件配置后，OSEK配置器所產生的代碼、操作系統的部分內核和應用程序一起交叉編譯，而其他操作系統內核代碼作為一個庫，被鏈接器整合在一起。本文主要研究通過OSEK配置器生成符合OSEK規范的OIL配置文件及靜態系統文件的過程(如圖1中虛線部分所示)。

3 OSEK配置器的實現

3．1 圖形用戶接口GUI的實現

OSEK應用程序的OIL語言描述包含一組OIL對象描述，分別是CPU、OS(操作系統)、APPMODE(應用程序模式)、ISR(中斷服務)、RESOURCE(資源)、TASK(任務)、COUNTER(計數器)、EVENT(事件)、ALarm(警報)、COM(通信子系統)、MESSAGE(消息)、IPDU(外部通信)和NM(網絡管理)。其中，CPU是其余OIL對象的容器。OIL為它的對象定義了標準類型，每一個對象都可以用一些屬性和參數來描述。

對于不同的OSEK實現，生成OIL配置文件的方法是不同的。由于用戶自己編寫OIL文件具有一定的復雜性，因此，在集成開發環境中帶有一個上下文相關幫助的、可視的圖形用戶接口GUI是非常必要的。在集成開發環境中，一個包含GUI的OSEK配置器需要包含以下組件：

◇一張遵循Windows Explorer格式的OSEK對象清單，用戶可以根據需要添加和刪除DIL對象；

◇一個圖表，用于顯示每個對象的屬性(包括標準屬性和與實現有關的屬性)，用戶可更改對象的屬性并且實時更新OIL文件；

◇一個用于記錄和顯示的窗口。

集成開發環境的OSEK配置器工作界面如圖2所示，其數據的管理和顯示采用XML技術來實現。

XML以一種開放的自我描述方式定義了數據結構，在描述數據內容的同時能突出對結構的描述，從而體現出數據之間的關系。它相當于一個容器，可用來存儲OSEK規范中OIL定義的各個對象。對每個OIL對象來說，其屬性和子屬性都包含不同的數據結構，可以通過XML樹型結構方便地表示出來；而對于同一類對象又包含相同的屬性和子屬性，可用相同的XML模板來表示。

由于XML技術可以很方便地存儲、描述和管理結構化的數據，并且有效地將數據和數據的顯示相分離，因此，在OSEK配置器中采用XML技術來實現OIL文件圖形用戶接口的配置，是非常方便和高效的。