基于MPC555的發動機電控系統的嵌入式編程接口庫設計

　本文介紹的柴油機電控系統嵌入式軟件平臺就是面向汽車電子，遵循OSEK標準，應用于汽車動力總成控制的系統平臺。 軟件平臺由微型系統內核和應用編程接口庫組成。嵌入式操作系統內核負責任務調度及事件處理等，編程接口庫負責將開發常用的算法和MPC555底層硬件的驅動函數進行控件級封裝，供用戶調用。在嵌入式系統中，開發人員通過調用編程接口庫中已有的API函數，就可以實現常用運算功能以及常規硬件操作。

　　圖1 發動機電控系統層次圖

　　整個電控系統包括硬件平臺、底層驅動、嵌入式軟件平臺和上層用戶四個層次。各個層次關系，如圖1所示。

　　硬件平臺簡介

　　發動機電控系統硬件平臺主控CPU為MPC555，它是一款高性能的32位單片機，是專為汽車電子、航空航天、智能系統等高端嵌入式控制系統所設計的芯片。其獨特之處在于其具有浮點運算單元，支持浮點代碼的直接編程;此外，MPC555還具有可編程的時間處理模塊，可通過對該模塊的獨立編程，實現對發動機曲軸、凸輪軸等復雜周期信號的處理，無需外接單獨的CPU，從而大大簡化了軟、硬件設計。

　　圖2 發動機電控系統硬件電路結構框圖

　　以MPC555為核心控制單元，輔以相應的輸入信號處理、輸出控制和通訊單元設計的發動機電控系統硬件電路結構框圖，如圖2所示。

　　嵌入式操作系統內核簡介

　　該嵌入式操作系統是以MPC555/MPC556單片機為硬件運行平臺，參照歐洲OSEK標準，構建的超微型實時安全的嵌入式操作系統內核。該系統為用戶提供各種任務調度、事件處理及中斷響應機制，并由操作系統管理各個任務之間的切換和信息傳遞。

　　為滿足系統實時性的要求，操作系統任務管理采用基于任務優先級的可搶占式任務機制，任務之間通過消息郵箱和消息隊列傳遞變量和信息。另外，系統內核利用開放源碼機制,通過裁減與移植,可以支持多種國際主流處理器。

　　該嵌入式操作系統內核的功能結構，如圖3所示。

　　圖3支持汽車電子的嵌入式操作系統內核結構圖

　　嵌入式編程接口庫設計

　　應用編程接口庫的設計是將發動機電控系統需要的常規算法和硬件基本操作封裝為函數形式，嵌入在操作系統中，為開發人員提供一個友好安全的軟件平臺。

　　該嵌入式編程接口庫的結構，如圖4所示。

　　圖4 支持汽車電子的嵌入式編程接口庫結構圖

　　嵌入式基礎編程接口庫

　　嵌入式基礎編程接口庫是指各行業在電子控制方面通用的編程接口庫。該庫利用現有車輛數據作為模擬數據進行控制算法和線性插值算法庫函數驗證，數據結構符合 ASAP2標準。該接口庫為用戶提供了一整套開發中常用的算法函數和基本操作，對典型的算法和操作進行控件級封裝，為應用程序提供一個完整的通用的系統調用函數庫。