汽车软件工程

第1章 引言与概述

1.1 驾驶员-车-环境系统

1.1.1 汽车电子系统的构成和工作原理

1.1.2 汽车电子系统和环境

1.2 汽车电子系统概述

1.2.1 驱动部分电子系统

1.2.2 底盘电子系统

1.2.3 车身电子系统

1.2.4 多媒体系统

1.2.5 分布式网络电子系统

1.2.6 小结和展望

1.3 逻辑体系结构概述

1.3.1 汽车中的ECU网络和功能网络

1.3.2 开环.闭环控制和监视系统的逻辑体系结构

1.4 汽车的开发过程

1.4.1 汽车开发概述

1.4.2 电子系统开发概述

1.4.3 电子系统和软件开发的核心过程

1.4.4 电子系统和软件开发的支持过程

1.4.5 电子系统和软件的生产及服务

1.5 电子系统软件开发方法和工具

1.5.1 基于模型的开发

1.5.2 综合质量管理

1.5.3 减少开发风险

1.5.4 标准化和自动化

1.5.5 汽车开发步骤

第2章 基础知识

2.1 开环和闭环控制系统

2.1.1 建模

2.1.2 结构图

2.2 离散系统

2.2.1 离散时间信号和系统

2.2.2 离散值信号和系统

2.2.3 离散时间且离散值信号与系统

2.2.4 状态机

2.3 嵌入式系统

2.3.1 微控制器结构

2.3.2 存储技术

2.3.3 微控制器编程

2.4 实时系统

2.4.1 定义任务

2.4.2 实时性需求的定义

2.4.3 任务的状态

2.4.4 处理器的调度策略

2.4.5 实时操作系统的构成

2.4.6 任务间的相互作用

2.5 分布式网络系统

2.5.1 系统的逻辑体系结构和技术体系结构

2.5.2 逻辑通信链路定义

2.5.3 技术网络拓扑结构定义

2.5.4 报文定义

2.5.5 通信网络管理组织结构

2.5.6 总线仲裁机制

2.6 系统可靠性、安全性、监控和诊断

2.6.1 基本概念

2.6.2 系统的可靠性和可用性

2.6.3 系统的安全性

2.6.4 系统监控和诊断

2.6.5 电控单元监控系统的构成

2.6.6 电控单元诊断系统的构成

2.7 小结

第3章 电子系统和软件开发的支持过程

3.1 系统论的基本定义

3.2 过程模型和标准

3.3 配置管理

3.3.1 产品生命周期

3.3.2 型号系列

3.3.3 版本和配置

3.4 项目管理

3.4.1 项目计划

3.4.2 项目跟踪和风险管理

3.5 供应商管理

3.5.1 系统及其组成部分的责任承担者

3.5.2 规格说明和集成的接口

3.5.3 开发过程的交叉合作定义

3.6 需求管理

3.6.1 用户需求挖掘、记录和解释

3.6.2 用户需求跟踪

3.7 质量保证

3.7.1 集成和测试程序

3.7.2 软件质量保证方法

第4章 电子系统和软件的核心开发过程

4.1 要求和限制条件

4.1.1 系统和组件责任的分担

4.1.2 系统工程和软件工程的协调

4.1.3 基于模型的软件开发

4.2 基本概念

4.2.1 过程、处理步骤和产品

4.2.2 方法和工具

4.3 用户需求分析和系统逻辑结构的确定

4.4 逻辑功能结构分析和系统技术结构的确定

4.4.1 开环和闭环控制系统的分析和技术结构的确定

4.4.2 实时系统的分析和确定

4.4.3 分布式网络控制系统的分析和确定

4.4.4 可靠性及与安全相关系统的分析和规范

4.5 软件的需求分析和软件体系结构的确定

4.5.1 软件组件和组件间接口的描述

4.5.2 软件层次结构的描述

4.5.3 软件运行状态的描述

4.6 软件组件的描述

4.6.1 数据模型的描述

4.6.2 动态模型的描述

4.6.3 实时模型的描述

4.7 软件组件的设计和实现

4.7.1 考虑非功能性的产品特性要求

4.7.2 数据模型的设计和实现

4.7.3 动态模型的设计和实现

4.7.4 实时模型的设计和实现

4.8 软件组件的测试

4.9 软件组件的集成

4.9.1 程序版本和数据版本的产生

4.9.2 描述文件的产生

4.9.3 文档的产生

4.10 软件集成测试

4.11 系统组件的集成

4.11.1 软件和硬件的集成

4.11.2 ECU、设定点发生器、传感器和执行器的集成

4.12 系统的集成测试

4.13 校准

4.14 系统测试和验收测试

第5章 开发方法与工具

5.1 工具和电子控制单元之间的非车载接口

5.2 逻辑系统结构分析和技术系统结构描述

5.2.1 开环和闭环控制系统的分析和描述

5.2.2 实时系统的分析和描述

5.2.3 分布式网络化系统的分析和描述

5.2.4 可靠和安全系统的分析和描述

5.3 软件功能的描述和有效性验证

5.3.1 软件体系结构和软件组件的描述

5.3.2 数据模型描述

5.3.3 用框图描述行为模型

5.3.4 基于真值表的行为模型描述

5.3.5 行为模型的状态机描述

5.3.6 行为模型的高级语言描述

5.3.7 实时模型的描述

5.3.8 通过仿真和快速原型来验证描述

5.4 软件函数的设计及实现

5.4.1 考虑产品的非功能特性

5.4.2 定点和浮点算法的设计及实现

5.4.3 软件结构的设计和实现

5.4.4 数据模型的设计与实现

5.4.5 行为模型的设计与实现

5.5 软件功能的集成和测试

5.5.1 回路软件仿真

5.5.2 实验室汽车和试验台

5.5.3 实验性的、原型和产品车辆

5.5.4 实验的设计及自动化

5.6 软件功能的校准

5.6.1 离线和在线校准过程

5.6.2 通过Flash编程的软件更新

5.6.3 微控制器信号和仪器使用信号的同步测量

5.6.4 下载和评估车载诊断数据

5.6.5 离线校准

5.6.6 在线校准

5.6.7 在线校准的离线接口分类

5.6.8 CAL-RAM管理

5.6.9 参量和数据版本管理

5.6.10 实验的设计和自动化

第6章 用于生产与服务的方法和工具

6.1 非车载诊断

6.2 软件功能参数设置

6.3 通过F1as编程的软件更新

6.3.1 Flash存储器的擦除和编程

6.3.2 诊断界面的Flash编程

6.3.3 安全性要求

6.3.4 可用性要求

6.3.5 引导程序转换和Flash编程

6.4 汽车电子系统的启动和测试

第7章 总结和展望

参考文献

系统地阐述汽车电子系统和软件开发的过程、方法和工具。全书内容分为三部分。第一部分是相关基础知识，包括控制系统、嵌入式系统、实时系统、分布和网络控制系统，以及系统的安全性和可靠性等。第二部分是汽车软硬件系统开发的支持过程和核心开发过程，支持过程包括配置管理、项目管理、供应商管理、需求管理和质量管理等；核心开发过程包括汽车软件系统的需求分析、设计、实现、集成和测试等。第三部分介绍汽车软件设计方法与工具，以及生产和服务过程中涉及的工具。

从一个集成模型的角度，讨论了汽车电子系统开发这个复杂的问题，为学生们提供了解决汽车嵌入式软件工程问题的一种集成的系统解决模式和方案。《汽车软件工程：原理·过程·方法·工具》为汽车软件集成化开发的实际工作提了基础。汽车开发技术进步的自然结果是，必须满足用户的需求并与政府的相关规定保持一致。与这些方面相关的问题正成为汽车电子系统的特殊领域。事实上，在汽车中当前的绝大部分的竞争优势在于汽车中的电子系统，而软件系统又是汽车电子系统的重要组成部分。安全、可靠、低成本和快速地开发基于软件的汽车电子系统是汽车制造商和零部件提供商所关心的重要问题。