CN109002290B - 一体化ecu嵌入式目标代码自动生成器及自动生成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种一体化ECU嵌入式目标代码自动生成器及自动生成方法，属于柴油机ECU软件专用开发平台领域。该目标代码自动生成器由Simulink底层接口模块、底层驱动库文件、主过程控制脚本、标定测量文件生成脚本、报告生成脚本、Simulink生成代码插件、模型标定测量定义文件、模型配置以及运行脚本构成。本发明可实现发动机电子控制单元ECU软件开发过程中控制策略模型和底层基础软件的一键集成和嵌入式产品代码自动生成和编译，简化了ECU执行软件的生成过程，节省了软件集成及产品代码生成过程中人为参与的时间，控制策略模型和基础软件并行开发、分工协作，可缩短ECU软件产品的开发周期，提高开发效率。
Description
技术领域
本发明涉及发动机ECU嵌入式产品代码自动生成技术，尤指一种适用于柴油机电子控制单元软件开发的一体化ECU嵌入式产品代码自动生器及自动生成方法。
背景技术
汽车发动机电子控制单元(Electronic Control Unit，简称ECU)开发涉及到计算机技术、自动控制、嵌入式系统、发动机技术等多个领域，是汽车电气控制系统中最复杂的系统。发动机ECU软件开发是汽车电子技术的核心，也是技术含量最高的部分。传统的软件开发方法采用手工编写的方式，存在较大的风险。软件代码的质量取决于软件工程师的能力与经验，软件工程师的编码习惯可能影响代码的健壮性、容错性，代码质量不能保证。其次，手工代码编写的疏忽，让测试变得复杂，引入不必要的测试开销。基于模型和代码自动生成的软件开发技术，是解决上述问题的一个有效途径。首先，其避免了手工编写代码的弊端，通过对代码自动生成过程的定制，使得模型库生成的代码有固定的风格和规范，保证了代码的质量，可减少额外的测试开销。其次，代码自动生成过程使得模型、代码和代码生成报告之间有了一致性的保证。
发动机ECU开发过程是系统级的解决方案，系统级的功能往往是分布式实现。ECU软件开发过程通常是在MATLAB/Simulink仿真计算平台上，采用图形化和模块化的方法，完成控制策略的规格定义和功能设计，待调试成功后，将软件策略与底层基础软件集成，针对相应硬件ECU自动编译成可执行性代码，并通过专业的调试工具，将其刷写到ECU中。将控制策略模型转换为产品代码是ECU软件开发过程中最关键的一步。自动代码生成技术可将Simulink模型通过Real-time Workshop生成实时的标准C代码，用于半物理仿真、快速原型，通过Embedded Coder可以生成产品代码，使用户可以完成从系统级仿真到工程实现的无缝过渡。
发动机ECU系统开发难度大，开发流程较长，需要团队详细分工和高效协作。建立结构独立、兼容性、复用性、互换性好的项目结构，才能开发出高性能的ECU系统。此外，复杂的柴油机ECU软件工程，需要系统的文件管理、复杂工程的模块化划分，需要底层软件工程师和控制策略模型工程师在不同开发阶段的密切协作和配合。针对发动机ECU嵌入式目标硬件开发一种自动代码生成专用平台，通过定制该平台的控制文件和其它功能组件来控制软件集成及自动代码生成流程，自动生成ECU产品代码，是确保代码规范、提高开发效率的有效手段。
发明内容
本发明旨在提供一种能促使ECU软件开发和集成效率提高的一体化ECU嵌入式目标代码自动生成器及自动生成方法。
实现本发明的技术方案如下：
一体化ECU嵌入式目标代码自动生成器，由Simulink底层接口模块、底层驱动库文件、主过程控制脚本、标定测量文件生成脚本、报告生成脚本、Simulink生成代码插件、模型标定测量定义文件、模型配置以及运行脚本构成。
所述Simulink底层接口模块用于实现ECU底层软件与控制策略模型的对接；
所述底层驱动库文件用于实现基于CAN通信的ECU代码刷写、控制策略模型底层功能及ECU硬件测试；
所述主过程控制脚本用于控制ECU软件自动编译、调用生成标定测量文件、生成相关报告；
所述标定测量文件生成脚本用于控制Simulink应用层策略生成标定测量文件；
所述报告生成脚本用于生成ECU内存使用率报告、编译过程跟踪报告、编译时间统计报告、编译错误以及警告报告等；
所述Simulink生成代码插件用于定义模型调度结构、控制模型生成代码过程、控制模型生成代码类型以及文件结构；
所述模型标定测量定义文件用于定义标定量值、标定量曲线、标定量MAP、测量量、标定测量文件头等；
所述模型配置以及运行脚本用于控制模型配置、模型运行。
本发明所述的Simulink底层接口模块是ECU底层软件与控制策略模型的接口，包括底层传递到应用层的各类传感器信号及应用层传递到底层的各类执行器信号，是控制策略模型的输入输出信号。所述Simulink底层接口模块包括离散信号输入、凸轮轴速度、凸轮轴状态、曲轴角、曲轴平均速度、曲轴实时速度、曲轴状态、离散输出信号、离散输出信号诊断状态、发动机状态、曲轴信号事件、喷油器诊断状态、喷油器油量和角度及喷射次数接口、脉宽输入、脉宽输出、脉宽输出诊断状态、传感器输入；
所述的底层驱动库文件包括基于CAN通信ECU刷写模块、应用软件底层功能库、ECU硬件测试软件模块；
所述的主过程控制脚本包括编译器编的控制脚本、调用生成标定测量文件的控制脚本、生成报告的控制脚本；
所述的标定测量文件生成脚本包括Simulink应用层策略生成标定测量文件脚本；
所述的报告生成脚本包括ECU内存使用率报告生成脚本、编译过程跟踪报告生成脚本、编译用时统计报告生成脚本、编译错误以及警告报告生成脚本；
所述的Simulink生成代码插件包括模型调度结构定义脚本、模型生成代码过程控制脚本、主过程控制脚本调用脚本模板、模型生成代码类型以及文件结构定义脚本；
所述的模型标定测量定义文件包括标定量值的定义文件、标定量曲线的定义文件、标定量MAP的定义文件、测量量定义文件、标定测量文件头定义文件；
所述的模型配置以及运行脚本包括模型配置脚本、模型运行脚本；
所述的一体化ECU嵌入式目标代码自动生成器设计为一键代码生成和编译。
本发明进一步提供一种目标代码自动生成方法，该方法包括：用户建立的控制策略模型调用Simulink底层接口模块，在Simulink生成代码插件、模型标定测量定义文件、模型配置以及运行脚本的配置环境中，通过Simulink的自动代码工具生成源代码和中间文件；主过程控制脚本调用编译器对源代码、中间文件和底层驱动库文件进行复杂的处理和编译，最终生成发动机ECU执行文件(.elf、hex、s19)、标定测量文件(.a2l)以及报告文件(.err.log)。
本发明旨在设计和实现一种基于MATLAB/Simulink RTW ECode和参照AUTOSAR标准的发动机ECU专用自动代码生成工具，用户可使用平台提供的功能模块库以及Simulink自带的模块建立控制策略模型和底层接口模型。在编辑好指定的数据字典、配置好嵌入式目标代码模板工程后，即可实现基础软件层、应用软件层、接口与硬件四个方面的自动关联和集成，通过无缝对接和一键自动编译，将用户建立的Simulink模型自动生成参照AUTOSAR标准的ECU软件。
一体化的ECU嵌入式目标代码自动生成器，使用多种开发语言来(Perl,Makefile,Batch等)自动化管理工程，可减少ECU软件开发过程中的重复性工作。使用专业代码编辑工具来编辑复杂代码，极大地提高开发效率。使用S-function将底层驱动接口化，实现Simulink模型对底层接口的直接调用，以及Simulink模型的一键自动生成代码及编译，可减少编程时间和手写代码错误，降低开发难度。通过定制生成的报告以及文件，可以减少开发过程对商业工具的依赖性。工程文件目录系统化，文件格式模板化，可提高技术文档的阅读性和继承性。控制策略模型工程师和基础软件工程师分工明确、同步开发、协同工作，可缩短ECU软件产品的开发周期，减少开发成本，提高开发效率。
本发明的有益效果在于：整个工程文件结构紧凑；控制策略和底层驱动模块化独立并行开发；底层软件以库的方式提供，保护了底层软件的知识产权；Simulink标准化底层模块接口，具有极高的复用性；控制策略和底层软件的集成开发效率高、可靠性高，极大地降低了开发时间与成本；一键生成符合嵌入式目标的ECU运行高效、安全的标准C代码结构和文件结构；详细的报告文件有利于不断优化软件开发。基于该发明，可使ECU开发阶段中各项任务之间相互配合又相互保密，任务分工明确，责任清晰，管理方便。
附图说明
图1为本发明一体化ECU嵌入式目标代码自动生成器的结构原理示意图。
图2为本发明一体化ECU嵌入式目标代码自动生成器的工作原理示意图。
图3为本发明一体化ECU嵌入式目标代码自动生成器Simulink底层接口模块的结构原理示意图。
图4为本发明一体化ECU嵌入式目标代码自动生成器底层驱动库文件的结构原理示意图。
图5为本发明一体化ECU嵌入式目标代码自动生成器主过程控制脚本的结构原理示意图。
图6为本发明一体化ECU嵌入式目标代码自动生成器标定测量文件生成脚本的结构原理示意图。
图7为本发明一体化ECU嵌入式目标代码自动生成器报告生成脚本的结构原理示意图。
图8为本发明一体化ECU嵌入式目标代码自动生成器Simulink生成代码插件的结构原理示意图。
图9为本发明一体化ECU嵌入式目标代码自动生成器模型标定测量定义文件的结构原理示意图。
图10为本发明一体化ECU嵌入式目标代码自动生成器模型配置以及运行脚本的结构原理示意图。
具体实施方式
本发明提供一种一体化ECU嵌入式目标代码自动生成器及自动生成方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实例对本发明进一步详细说明。此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示的一体化ECU嵌入式目标代码自动生成器，由Simulink底层接口模块1、底层驱动库文件2、主过程控制脚本3、标定测量文件生成脚本4、报告生成脚本5、Simulink生成代码插件6、模型标定测量定义文件7、模型配置以及运行脚本8构成。具体结构是：
如图3所示，Simulink底层接口模块1包括离散信号输入101、凸轮轴速度102、凸轮轴状态103、曲轴角度104、曲轴平均速度105、曲轴实时速度106、曲轴状态107、离散输出信号108、离散输出信号诊断状态109、发动机状态110、曲轴信号事件111、喷油器诊断状态112、喷油器油量和角度及喷射次数接口113、脉宽输入114、脉宽输出115、脉宽输出诊断状态116、传感器输入117；
如图4所示，底层驱动库文件2包括基于CAN通信ECU刷写模块201、应用软件底层功能库202、ECU硬件测试软件模块203；
如图5所示，主过程控制脚本3包括编译器编的控制脚本301、调用生成标定测量文件的控制脚本302、生成报告的控制脚本303；
如图6所示，标定测量文件生成脚本4包括Simulink应用层策略生成标定测量文件脚本401；
如图7所示，报告生成脚本5包括ECU内存使用率报告生成脚本501、编译过程跟踪报告生成脚本502、编译用时统计报告生成脚本503、编译错误以及警告报告生成脚本504；
如图8所示，Simulink生成代码插件6包括模型调度结构定义脚本601、模型生成代码过程控制脚本602、主过程控制脚本调用脚本模板603、模型生成代码类型以及文件结构定义脚本604；
如图9所示，模型标定测量定义文件7包括标定量值的定义文件701、标定量曲线的定义文件702、标定量MAP的定义文件703、测量量定义文件704、标定测量文件头定义文件705；
如图10所示，模型配置以及运行脚本8包括模型配置脚本801、模型运行脚本802；
如图1所示，该一体化嵌入式自动代码生成器的工作原理为：首先用户建立的控制策略模型调用Simulink底层接口模块1，在Simulink生成代码插件6、模型标定测量定义文件7、模型配置以及运行脚本8的配置环境中，经过Simulink的工具生成源代码和中间文件；主过程控制脚本3调用编译器对源代码、中间文件和底层驱动库文件2进行复杂的处理、链接和编译，并经标定测量文件生成脚本4和报告生成脚本5处理，最终生成ECU可执行文件(.elf、hex、s19)、标定测量文件(.a2l)以及报告文件(.err.log)。
Claims (8)
1.一体化ECU嵌入式目标代码自动生成器，其特征在于，由Simulink底层接口模块、底层驱动库文件、主过程控制脚本、标定测量文件生成脚本、报告生成脚本、Simulink生成代码插件、模型标定测量定义文件、模型配置以及运行脚本构成；
所述Simulink底层接口模块用于实现ECU底层软件与控制策略模型的对接；
所述底层驱动库文件用于实现基于CAN通信的ECU代码刷写、控制策略模型底层功能及ECU硬件测试；
所述主过程控制脚本用于控制ECU软件自动编译、调用生成标定测量文件、生成相关报告；
所述标定测量文件生成脚本用于控制Simulink应用层策略生成标定测量文件； 所述报告生成脚本用于生成ECU内存使用率报告、编译过程跟踪报告、编译时间统计报告、编译错误以及警告报告；
所述Simulink生成代码插件用于定义模型调度结构、控制模型生成代码过程、控制模型生成代码类型以及文件结构；
所述模型标定测量定义文件用于定义标定量值、标定量曲线、标定量MAP、测量量、标定测量文件头； 所述模型配置以及运行脚本用于控制模型配置、模型运行；
所述主过程控制脚本包括编译器编的控制脚本、调用生成标定测量文件的控制脚本、生成报告的控制脚本；
所述标定测量文件生成脚本包括Simulink应用层策略生成标定测量文件脚本。
2.根据权利要求1所述的一体化ECU嵌入式目标代码自动生成器，其特征在于，所述Simulink底层接口模块包括离散信号输入、凸轮轴速度、凸轮轴状态、曲轴角度、曲轴平均速度、曲轴实时速度、曲轴状态、离散输出信号、离散输出信号诊断状态、发动机状态、曲轴信号事件、喷油器诊断状态、喷油器油量和角度及喷射次数接口、脉宽输入、脉宽输出、脉宽输出诊断状态、传感器输入。
3.根据权利要求1所述的一体化ECU嵌入式目标代码自动生成器，其特征在于，所述底层驱动库文件包括基于CAN通信ECU刷写模块、应用软件底层功能库、ECU硬件测试软件模块。
4.根据权利要求1所述的一体化ECU嵌入式目标代码自动生成器，其特征在于，所述报告生成脚本包括ECU内存使用率报告生成脚本、编译过程跟踪报告生成脚本、编译用时统计报告生成脚本、编译错误以及警告报告生成脚本。
5.根据权利要求1所述的一体化ECU嵌入式目标代码自动生成器，其特征在于，所述Simulink生成代码插件包括模型调度结构定义脚本、模型生成代码过程控制脚本、主过程控制脚本调用脚本模板、模型生成代码类型以及文件结构定义脚本。
6.根据权利要求1所述的一体化ECU嵌入式目标代码自动生成器，其特征在于，所述模型标定测量定义文件包括标定量值的定义文件、标定量曲线的定义文件、标定量MAP的定义文件、测量量定义文件、标定测量文件头定义文件。
7.根据权利要求1所述的一体化ECU嵌入式目标代码自动生成器，其特征在于，所述的模型配置以及运行脚本包括模型配置脚本和模型运行脚本。
8.根据权利要求1所述的一体化ECU嵌入式目标代码自动生成器，其特征在于目标代码自动生成方法包括：用户建立的控制策略模型调用Simulink底层接口模块，在Simulink生成代码插件、模型标定测量定义文件、模型配置以及运行脚本的配置环境中，通过Simulink的自动代码工具生成源代码和中间文件；主过程控制脚本调用编译器对源代码、中间文件和底层驱动库文件进行复杂的处理和编译，最终生成发动机ECU执行文件、标定测量文件以及报告文件。
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