摘 要： 針對汽車控制器中驅動代碼生成存在對硬件依賴性強、代碼格式不規(guī)范、可重用性不強等問題，提出利用仿真建模工具Simulink/RTW、結合AutoSAR規(guī)范、基于代碼生成技術的汽車控制器驅動工具箱的設計方法。通過對驅動配置模塊的不同芯片配置及對相關參數的設置滿足多處理器需求，依據AutoSAR規(guī)范對驅動函數接口的封裝實現(xiàn)代碼的可重用性。最后將設計的驅動工具箱結合代碼生成模板應用于BCM車窗控制系統(tǒng)，實驗證明了該方法的高效性和可行性。
關鍵詞： 代碼生成；驅動工具箱；AutoOSAR規(guī)范；Simulink/RTW

隨著汽車電子的飛速發(fā)展和代碼自動生成技術的出現(xiàn)，汽車電子控制系統(tǒng)實現(xiàn)了從建模、仿真到代碼自動生成的一體化開發(fā), 極大提高了生成代碼的效率、通用性及可移植性[1]。但是，汽車控制系統(tǒng)中驅動代碼卻依賴于特定的硬件與運行環(huán)境，主要還是以手工編寫代碼為主[2]。這種手工編寫代碼的方法存在大量的重復勞動，且代碼無法規(guī)范統(tǒng)一，可重用性不強、可讀性差。
所以，設計一款可以兼容多款處理器的驅動代碼工具，生成統(tǒng)一性、規(guī)范性和開發(fā)性代碼成為行業(yè)發(fā)展的趨勢。當前在汽車行業(yè)應用最廣的是德國dSPACE公司的Targetlink代碼生成工具和Mathworks公司的RTW代碼生成工具[3]。本文采用Matlab/Simulnik/RTW工具設計并實現(xiàn)了基于代碼生成技術的驅動工具箱，實現(xiàn)了汽車電控系統(tǒng)中驅動代碼生成的可靠性、安全性、高效性及可移植性。
1 AutoSAR規(guī)范驅動接口
汽車開放式系統(tǒng)架構標準AutoSAR(AuTomotive Open System ARchitecture)，主要可分為三層：應用層、運行時環(huán)境和基礎軟件。其中基礎軟件又包括系統(tǒng)服務、ECU抽象層和uC抽象層，所有驅動程序都包含在uC抽象層和ECU抽象層中。
本文依據AutoSAR規(guī)范中ECU抽象層和uC抽象層中硬件接口標準編寫驅動程序，組成驅動資源庫[4]。驅動程序按照硬件功能特點可分為四類：通用I/O硬件驅動、通信硬件驅動、存儲硬件驅動和微控制器驅動。其內容與結構如圖1所示。

AutoSAR規(guī)范定義了汽車電控單元硬件驅動程序的接口規(guī)范，把驅動函數進行了標準化和模塊化，為驅動工具箱開發(fā)應用奠定了良好的基礎。
2 驅動代碼生成工具箱的設計與實現(xiàn)
2.1 設計方法
在Simulink/RTW平臺上設計基于AutoSAR規(guī)范的驅動代碼生成工具箱是通過建立S函數模塊配置參數并設計封裝入庫[5]來實現(xiàn)的。驅動工具箱的設計流程如圖2所示，具體內容如下：

(1)分析AutoSAR規(guī)范中驅動函數接口標準的內容，確定驅動應用代碼的內容。
(2)分析汽車電控系統(tǒng)中驅動代碼的需求，確定驅動應用代碼的格式。
(3)根據規(guī)范和需求確定驅動工具箱的設計方案，設計驅動工具箱為驅動配置功能模塊和驅動API功能模塊兩大類。
(4)編寫S函數，實現(xiàn)驅動配置功能模塊和驅動API功能模塊的參數變量。
(5)在Simulink平臺上建立S函數模塊并添加各功能模塊的參數變量。
(6)設計和封裝S函數模塊內容及格式，實現(xiàn)驅動功能模塊的功能和創(chuàng)建驅動工具箱并添加到Simulink庫中。
(7)依據驅動工具箱的功能編寫代碼生成模板，實現(xiàn)驅動應用代碼自動生成。
2.2 實現(xiàn)
下面以驅動ADC模塊的實現(xiàn)為例詳細介紹驅動工具箱模塊的實現(xiàn)方法。
依據驅動工具箱的設計方案可知，驅動ADC功能模塊分為配置模塊和API模塊。ADC配置模塊實現(xiàn)不同處理器初始化配置；API模塊(即ADC驅動函數模塊)實現(xiàn)驅動函數接口的配置及函數的調用。ADC功能模塊實現(xiàn)的主要步驟及內容如表1所示。

ADC驅動模塊庫中配置模塊通過初始化相關參數的配置，實現(xiàn)不同處理器下驅動ADC使用時其相關的頭文件包含、配置文件生成、初始化結構體參數配置及ADC的API開關定義。ADC驅動API模塊由API函數接口變量的配置實現(xiàn)驅動函數與控制算法的無縫連接，并配置函數體參數實現(xiàn)API函數的正確調用。
各驅動模塊設計封裝好后添加到Simulink庫中就完成了驅動工具箱的設計。圖3是驅動代碼生成工具箱各功能模塊的結構圖。

3 驅動工具箱代碼生成模板的設計與實現(xiàn)
代碼生成模板基于模塊TLC設計，其主要功能是驅動函數初始化代碼的實現(xiàn)和API函數調用代碼的實現(xiàn)[5]。
3.1 設計
基于RTW的代碼生成工具設計驅動工具箱代碼生成模板，主要包含系統(tǒng)目標TLC和驅動模塊TLC。系統(tǒng)目標TLC在Matlab7.1版系統(tǒng)目標osekworks.tlc基礎上修改，修改TLC組件的包含及相關文件名即可[6]。驅動工具箱代碼生成模板結構圖如圖4所示。