基于GEF的汽車電子組件設(shè)計(jì)工具研究

宋艷芳

（河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南南陽473000）

引言

AUTOSAR標(biāo)準(zhǔn)的推出既是技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果，也是實(shí)際工作的需要。在具體運(yùn)用中，該標(biāo)準(zhǔn)不僅能夠有效管理日趨復(fù)雜的汽車電子系統(tǒng)，同時(shí)還能夠有效降低開發(fā)成本，減少系統(tǒng)維護(hù)需要的費(fèi)用。同時(shí)在設(shè)計(jì)過程中，該標(biāo)準(zhǔn)將軟件和硬件進(jìn)行分離，避免了二者存在相互依賴關(guān)系，增強(qiáng)汽車軟件開發(fā)的靈活性，縮短開發(fā)周期，節(jié)省開發(fā)時(shí)間，簡化開發(fā)工序，最終實(shí)現(xiàn)降低開發(fā)成本的目的。[1]因此，很多地方在組建設(shè)計(jì)開發(fā)中，都陸續(xù)推出支持AUTOSAR標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)工具，這些措施的采用對汽車電子開發(fā)有著重要作用。本文參照AUTOSAR標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)組件設(shè)計(jì)工作的需要，運(yùn)用GEF技術(shù)，結(jié)合Artop平臺，介紹汽車電子組件設(shè)計(jì)工具。在該工具中，它以圖形方式將各組件之間的關(guān)系直觀形象的展現(xiàn)出來，改變了傳統(tǒng)方法的不足，更加方便人們?nèi)媪私?。還生成符合AUTOSAR規(guī)范的描述文件，更能滿足實(shí)際工作需要，對整個汽車電子的開發(fā)和運(yùn)用具有積極作用。

一、概述

進(jìn)行汽車電子組件設(shè)計(jì)的時(shí)候，離不開對相關(guān)技術(shù)及規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的運(yùn)用，下面將對設(shè)計(jì)中需要運(yùn)用的技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行介紹。

1、GEF 技術(shù)。GEF是整個組件設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)，為模型提供圖形化編輯環(huán)境。作用包括創(chuàng)建圖形編輯器和大綱視圖。MVC架構(gòu)是基礎(chǔ)組成部分，而控制器又是MVC核心部分，將模型和視圖聯(lián)系在一起，滿足實(shí)際工作的需要。

2、AUTOSAR 標(biāo)準(zhǔn)。由汽車制造商、部件供應(yīng)商、電子工業(yè)等企業(yè)制定，支持汽車電子應(yīng)用企業(yè)開發(fā)。設(shè)計(jì)思路為：應(yīng)用軟件通過在虛擬功能總線上連接構(gòu)件組裝而成，構(gòu)件通過端口交互。在虛擬功能總線支持下，AUTOSAR軟件開發(fā)與底層硬件獨(dú)立，實(shí)現(xiàn)可重用目標(biāo)。[2]總之，該標(biāo)準(zhǔn)的出臺對汽車電子的開發(fā)及運(yùn)用具有重要作用，越來越受到人們重視。

3、Artop 平臺。該平臺是開放性平臺，基于eclipse技術(shù)而成，為設(shè)計(jì)工具開發(fā)提供公共基礎(chǔ)功能，避免供應(yīng)商重復(fù)開發(fā)，減少不必要浪費(fèi)，節(jié)約成本。同時(shí)還可以為AUTOSAR軟件開發(fā)提供測試平臺，有利于測試的順利進(jìn)行，對整個軟件開發(fā)也具有積極作用。

二、基于GEF的汽車電子組件設(shè)計(jì)工具的實(shí)現(xiàn)

在對運(yùn)用的技術(shù)及規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)有更為全面的了解之后，下面將介紹電子組件工具設(shè)計(jì)的具體內(nèi)容。文章研究的設(shè)計(jì)工具基于Eclipse開發(fā)，包括圖形編輯、資源管理、屬性配置。其中圖形編輯負(fù)責(zé)組件模型顯示，資源管理用于統(tǒng)一組織、顯示和保存VFB組件，屬性配置負(fù)責(zé)組件屬性信息顯示與修改。通過實(shí)現(xiàn)這些功能，滿足設(shè)計(jì)工作的需要，促進(jìn)系統(tǒng)正常運(yùn)行。下面將對組件設(shè)計(jì)及其實(shí)現(xiàn)進(jìn)行介紹。

1、圖形編輯器設(shè)計(jì)。該模塊的主要功能是模型顯示，為實(shí)現(xiàn)更好的設(shè)計(jì)效果，模型應(yīng)該與VFB組件模型一一對應(yīng)。設(shè)計(jì)中運(yùn)用矩形模型表示構(gòu)件、構(gòu)件集合、端口、接口，可用連接模型表示連接器。需要注意的是，模塊不同，它們之間的關(guān)系不同。矩形模型是父子兄弟關(guān)系，連接模型是起點(diǎn)和終點(diǎn)關(guān)系。[3]不管這些模型存在何種關(guān)系，它們都是緊密聯(lián)系的，存在于系統(tǒng)當(dāng)中，滿足系統(tǒng)運(yùn)行需要圖形編輯器按照Eclipse的MVC模式設(shè)計(jì)，包括控制器、策略、命令、模型、圖形模塊，各子模塊的關(guān)系如圖1所示，不同模塊發(fā)揮不同作用，完成圖形編輯的各項(xiàng)任務(wù)。

圖1 圖形編輯器子模塊的關(guān)系

2、項(xiàng)目管理器實(shí)現(xiàn)。在系統(tǒng)運(yùn)行中，它的主要功能包括：提供VFB項(xiàng)目文件的樹形結(jié)構(gòu)化解析；提供拖放支持，為編輯器提供設(shè)計(jì)幫助；將配置信息序列化存儲到VFB項(xiàng)目文件?？傊?xiàng)目管理器所實(shí)現(xiàn)的主要作用是，統(tǒng)一組織、顯示、保存VFB組件。項(xiàng)目管理器的實(shí)現(xiàn)遵循Eclipse Common Navigator Framework規(guī)范，視圖顯示主框架是org.Eclipse.ui.Navigator.Common Navigator等，顯示、操作功能具體實(shí)現(xiàn)由插件org.Eclipse.ui.Navigator.Navigator content提供。在整個系統(tǒng)運(yùn)行過程中，為滿足具體工作需要，專門定義項(xiàng)目管理器模型，實(shí)現(xiàn)對組件進(jìn)行管理的目的，顯示樹狀結(jié)構(gòu)子節(jié)點(diǎn)，和圖形模型綁定。新建項(xiàng)目后樹形節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)兩個一級節(jié)點(diǎn)，這兩個節(jié)點(diǎn)作用不同，但有著重要的作用，一個顯示vad文件，另外一個顯示arxml文件。vad節(jié)點(diǎn)下有一個package節(jié)點(diǎn)，顯示新建組件。

3、模型創(chuàng)建及綁定。進(jìn)行組件設(shè)計(jì)時(shí)，編輯器中創(chuàng)建GEF模型，資源管理器中創(chuàng)建項(xiàng)目管理器模型，輸出目標(biāo)文件是arxml文件。這三個模型相互獨(dú)立，互不干擾，每個模型具有自己的優(yōu)勢和特點(diǎn)，為實(shí)現(xiàn)模型間數(shù)據(jù)同步，要將這三種模型綁定。[4]項(xiàng)目管理器模型是最為關(guān)鍵模型，在實(shí)際運(yùn)行中處于核心地位，將另外兩個模型串聯(lián)起來，從而加強(qiáng)不同模型之間的聯(lián)系，促進(jìn)系統(tǒng)有效的運(yùn)行。創(chuàng)建過程中，在構(gòu)造函數(shù)調(diào)用Autosar3xFactory類創(chuàng)建AUTOSAR模型，將ARObject變量賦值成該AUTOSAR模型，完成綁定，打開組件對應(yīng)的編輯器，進(jìn)行創(chuàng)建和綁定，將GEF模型賦值為可序列化變量。完成綁定操作，進(jìn)行序列化操作，將模型位置、大小、顏色等屬性保存在vad文件。

4、組件屬性的顯示。不同組件具有自身顯著特點(diǎn)，它們的名字、時(shí)間、UUID等存在較大差異，形成自身顯著特點(diǎn)。構(gòu)件還具有內(nèi)部行為，描述采用的通信機(jī)制。組件基本屬性顯示、編輯功能等，由組件屬性顯示模塊支持，包括構(gòu)件、構(gòu)件集合、端口、接口等，內(nèi)部行為配置模塊支持內(nèi)部行為，常常以列表的形式編輯構(gòu)件。組件屬性顯示的實(shí)現(xiàn)過程如下：通過Eclipse中的org.Eclipse.ui.views擴(kuò)展點(diǎn)實(shí)現(xiàn)組件基本屬性列表框架，Eclipse能通過IProperty Source Provider取得實(shí)現(xiàn)I Property Source模型對象，并調(diào)用屬性視圖。項(xiàng)目管理器模型實(shí)現(xiàn)IProperty Source接口，讓屬性視圖和資源管理器樹狀結(jié)構(gòu)綁定。[5]通過項(xiàng)目管理器模型，GER模型間接綁定到屬性視圖，并且，屬性視圖可顯示組件屬性值和屬性項(xiàng)。

5、內(nèi)部行為的配置。在該項(xiàng)操作過程中，根據(jù)具體工作需要，采用基于Eclipse的SWT/JFace技術(shù)實(shí)現(xiàn)。用列表形式創(chuàng)建和更改內(nèi)部行為包含的內(nèi)容。框架有多選項(xiàng)頁，能進(jìn)行頁面編輯，并且繼承了Form Editor，用add pages()添加選項(xiàng)頁的具體內(nèi)容。在編輯頁面內(nèi)容較多的情況下，為滿足實(shí)際工作需要，往往要加入子頁面。

三、系統(tǒng)運(yùn)行及效果

按照上述設(shè)計(jì)流程和方法，完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并進(jìn)行系統(tǒng)測試和運(yùn)行。構(gòu)件實(shí)例效果如圖2所示，構(gòu)件集合實(shí)例效果如圖3所示，內(nèi)部行為配置頁面效果如圖4所示，資源管理器效果如圖5所示。通過該運(yùn)行效果圖可以得知，電子組件設(shè)計(jì)工具滿足汽車電子軟件開發(fā)的需要，對整個汽車電子工業(yè)的發(fā)展和運(yùn)用具有重要作用，同時(shí)也為汽車電子軟件后續(xù)開發(fā)提供支持。

圖2 構(gòu)件實(shí)例效果

圖3 構(gòu)件集合實(shí)例效果

圖4 內(nèi)部行為配置頁面效果

圖5 資源管理器效果

結(jié)束語

通過上述的設(shè)計(jì)及運(yùn)行，可以得出以下幾個結(jié)論，同時(shí)能夠?yàn)榻窈箝_展有關(guān)工作提供相應(yīng)的指導(dǎo)。

1、系統(tǒng)性能良好。在上述設(shè)計(jì)工作中，它是結(jié)合Artop平臺，實(shí)現(xiàn)面向虛擬功能總線的圖形化組件設(shè)計(jì)工具，通用性和擴(kuò)展性良好，適應(yīng)實(shí)際工作的需要，有利于促進(jìn)其性能的完善。隨著AUTOSAR標(biāo)準(zhǔn)的修訂和完善，在這種趨勢下，實(shí)際運(yùn)用中能夠方便對工具進(jìn)行修改和完善，可重用性高，促進(jìn)功能的不斷完善，對工具的使用及推廣也有著積極作用。

2、應(yīng)該對其進(jìn)一步完善，推動其得到更為廣泛的運(yùn)用。上述設(shè)計(jì)的工具僅僅只是一個原型系統(tǒng)，未能包括AUTOSAR標(biāo)準(zhǔn)中的所有組件。因此，今后在實(shí)際工作中，為了推動該工具的不斷完善，促進(jìn)其得到更為廣泛的運(yùn)用，需完善組件類型，與硬件拓?fù)湓O(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)映射、ECU配置等工具集成。[6]從而促進(jìn)組件設(shè)計(jì)工具進(jìn)一步健全，功能進(jìn)一步完善，形成按照AUTOSAR流程進(jìn)行軟件系統(tǒng)開發(fā)的一整套工具鏈，更好滿足工具設(shè)計(jì)與開發(fā)的需要，促進(jìn)組件工具不斷完善，使其在具體工作中得到更為廣泛的運(yùn)用。

[1] 王春霞.ISO 26262 對汽車電子產(chǎn)品EMC 的影響[J].電子產(chǎn)品可靠性與環(huán)境試驗(yàn), 2014(2)： 51-54.

[2] 劉璽斌.基于AUTOSAR 規(guī)范的汽車ECU 軟件開發(fā)方法[J],長安大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2013(3)：76-80.

[3] 嚴(yán)永嘉,晏華,鄧堯文.基于GEF 的汽車電子組件設(shè)計(jì)工具[J].計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì), 2014(4)：1221-1225.

[4] 吳瑋瑋.新能源汽車電子產(chǎn)品開發(fā)中DFSS 設(shè)計(jì)方法的應(yīng)用[J].陜西教育,2014(5)：76-77.

[5] 晏華,陳昊,郭宣佑.一種面向汽車電子的配置界面動態(tài)生成方法[J].計(jì)算機(jī)科學(xué),2013(8)：172-176.

[6] 飛思卡爾半導(dǎo)體.在汽車系統(tǒng)中驅(qū)動BLDC 電機(jī)的綜合方法[J].中國集成電路, 2013(7)：61-64.