基于Simulink的OSEK嵌入式軟件開發方法

對于生成的源代碼可對其手動添加需要的ISR，或者整合一些成熟的C算法代碼，然后在Keil環境下進行編譯，生成嵌入式可執行文件。下面將model．mdl看作應用程序來討論。嵌入式應用程序主要完成兩類任務，周期性任務和事件驅動型任務。后者通常以ISR處理。
為了使Simulink模型能在RTOS中執行，必須將其劃分成不同的任務。Targetlink中的任務劃分如圖3所示。TargetLink有兩種劃分方式，默認方式和自定義方式。默認方式下，TargetLink將模型中所有周期性的具有相同采樣時間的子系統劃歸為獨立任務，具有相同觸發源的觸發子系統結合在一起，要么和觸發源一起歸為同一任務，要么獨立成為新的任務。自定義方式下，用戶通過在子系統中添加特殊的“任務模塊”(見圖3中的“TaskA”、“Task B”、“Task C”)來任意地劃分任務。

鑒于本開發是基于Matlab中針對OSEK／VDX的嵌入式對象模塊，TargetLink中的任務劃分方式不能被直接移植，因此采用函數調用子系統(function-callsubsystem)作為獨立任務的標識，如圖4中的Task A和Task B模塊。同Simulink中其他離散模塊一樣，函數調用發生器有自己的采樣時間，用以表明該子系統被執行的頻度。模型中也會有一些其他模塊不在函數調用子系統內，如圖4中的定時模塊，以便與任務模塊相區分。圖4中ISR的部分采用觸發子系統，當觸發條件滿足時該子系統被執行。

3 軟件運行環境的開發
3．1 OSEK順應性開發
近來已有很多商業嵌入式操作系統符合OSEK規范，像Wind River的OSEKWorks、Elektrobit的Pro-OSEK，還有ETAS的RTA-OSEK。鑒于成本方面的考慮，采用內核源代碼開放的μC／OS-II。
μC／0S-II和OSEK規范有許多共同點，比如都支持基于任務優先級的占先式調度，都有很好的可移植性和可裁剪性。但也存在不同之處，比如OSEK規范中的BCC2和ECC2順應等級都支持同一優先級下的多個任務，而μC／OS-II僅支持同一優先級下一個任務；OSEK規范對互斥資源的訪問采用最高優先級限度協議，而μC／0S-II采用互斥信號量機制。參考文獻[6]在基于μC／OS-II的OSEK順應性移植方面進行了實際的開發。本文采用修改過的μC／OS-II作為OSEK的一個操作系統實例，來討論模型的定時機制。
3．2 定時機制
Matlab／Simulink環境下RTw Embedded Coder默認采用多速率、多任務求解器來處理多采樣時間的模型。在生成的model．c文件中，有函數rate_monotonic_sehed-uler()。該函數用于維護調度計數器，處理模型中不同采樣時間模塊的運行順序。它實際上就是操作系統中經常提到的單調執行率調度法(RMS)。
μC／OS-II中函數OSTickISR()提供時間基準服務，用于判斷任務等待以及超時。這個中斷服務程序通常由硬件計時器驅動，中斷頻率在10～100 Hz。在函數0S-TickISR()中調用了OSTimeTick()用于處理任務等待。
函數OSTicklSR()的代碼見代碼段1：
OSTicklSR PROC INTERRUPT UCOS_OSTicklSR=Ox22

為了將兩者的定時策略相結合，可進行兩處修改。第一，在μc／OS-II中保留函數OSTickISR()，但是中斷頻率不是如代碼段1中所示的10 ms那樣的固定值，而對不同的應用程序采用浮動的中斷頻率。這里取model．mdl中所有采樣時間的最大公約數作為模型的時間基準。這樣可以最大限度地減小系統因周期性的時鐘中斷OS―TickISR()而造成的資源開銷。第二，創建一個新任務HighstPrioTask()。該任務具有最高的優先級，即任務控制塊TCB中OSTCBPrio=0，這樣在每次產生任務調度時都能確保該任務獲得CPU使用權。該任務可理解為在圖4中的任務子系統和定時模塊之上的高一級的調度任務。其偽代碼見代碼段2(Pseudocode of added task High-

3．3 創建自定義驅動模塊
圖1中軟件運行環境的自定義開發可以分為兩部分，一部分是實時操作系統的API驅動庫的自定義開發，另一部分是XCl64系列單片機的設備驅動模塊開發。兩者都可利用參考文獻[4]中提及的“自定義設備驅動”來描述。在“自定義設備驅動”的開發中，開發者通過Matlab提供的S一函數機制，為每個模塊需要手動編寫兩個源文件，即block．c和block．tlc。其中block．c負責在仿真階段進行模塊初始化及模塊輸出的計算，同時在代碼生成階段通過函數mdlRTW為model．rtw傳遞所需的參數。文件block．C中出現的主要函數有：