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第1章 引言与概述1

1.1　驾驶员—车—环境系统2

1.1.1　汽车电子系统的构成和工作原理2

1.1.2　汽车电子系统和环境4

1.2　汽车电子系统概述5

1.2.1　驱动部分电子系统6

1.2.2　底盘电子系统8

1.2.3　车身电子系统10

1.2.4　多媒体系统11

1.2.5　分布式网络电子系统12

1.2.6　小结和展望13

1.3　逻辑体系结构概述13

1.3.1 汽车中的ECU网络和功能网络13

1.3.2　开环／闭环控制和监视系统的逻辑体系结构14

1.4　汽车的开发过程15

1.4.1　汽车开发概述15

1.4.2　电子系统开发概述15

1.4.3 电子系统和软件开发的核心过程18

1.4.4　电子系统和软件开发的支持过程20

1.4.5 电子系统和软件的生产及服务21

1.5 电子系统软件开发方法和工具22

1.5.1　基于模型的开发22

1.5.2　综合质量管理24

1.5.3　减少开发风险25

1.5.4　标准化和自动化26

1.5.5　汽车开发步骤28

第2章　基础知识29

2.1　开环和闭环控制系统29

2.1.1　建模29

2.1.2　结构图30

2.2　离散系统33

2.2.1　离散时间信号和系统34

2.2.2　离散值信号和系统35

2.2.3　离散时间且离散值信号与系统35

2.2.4　状态机36

2.3　嵌入式系统37

2.3.1　微控制器结构38

2.3.2　存储技术39

2.3.3　微控制器编程41

2.4　实时系统45

2.4.1　定义任务46

2.4.2　实时性需求的定义47

2.4.3　任务的状态49

2.4.4　处理器的调度策略50

2.4.5　实时操作系统的构成53

2.4.6　任务间的相互作用54

2.5　分布式网络系统58

2.5.1 系统的逻辑体系结构和技术体系结构60

2.5.2　逻辑通信链路定义61

2.5.3　技术网络拓扑结构定义62

2.5.4　报文定义63

2.5.5　通信网络管理组织结构64

2.5.6　总线仲裁机制67

2.6　系统可靠性、安全性、监控和诊断68

2.6.1　基本概念69

2.6.2　系统的可靠性和可用性70

2.6.3　系统的安全性73

2.6.4　系统监控和诊断75

2.6.5　电控单元监控系统的构成79

2.6.6 电控单元诊断系统的构成81

2.7　小结85

第3章 电子系统和软件开发的支持过程87

3.1　系统论的基本定义87

3.2　过程模型和标准90

3.3　配置管理91

3.3.1　产品生命周期91

3.3.2　型号系列91

3.3.3　版本和配置92

3.4　项目管理94

3.4.1　项目计划94

3.4.2　项目跟踪和风险管理98

3.5　供应商管理98

3.5.1　系统及其组成部分的责任承担者99

3.5.2　规格说明和集成的接口99

3.5.3　开发过程的交叉合作定义99

3.6　需求管理100

3.6.1　用户需求挖掘、记录和解释101

3.6.2　用户需求跟踪104

3.7　质量保证105

3.7.1　集成和测试程序105

3.7.2　软件质量保证方法106

第4章 电子系统和软件的核心开发过程107

4.1　要求和限制条件108

4.1.1　系统和组件责任的分担108

4.1.2　系统工程和软件工程的协调108

4.1.3　基于模型的软件开发110

4.2　基本概念110

4.2.1　过程、处理步骤和产品110

4.2.2　方法和工具111

4.3 用户需求分析和系统逻辑结构的确定112

4.4　逻辑功能结构分析和系统技术结构的确定114

4.4.1　开环和闭环控制系统的分析和技术结构的确定117

4.4.2　实时系统的分析和确定117

4.4.3　分布式网络控制系统的分析和确定118

4.4.4　可靠性及与安全相关系统的分析和规范118

4.5　软件的需求分析和软件体系结构的确定119

4.5.1　软件组件和组件间接口的描述120

4.5.2　软件层次结构的描述121

4.5.3　软件运行状态的描述122

4.6　软件组件的描述123

4.6.1　数据模型的描述124

4.6.2　动态模型的描述124

4.6.3　实时模型的描述126

4.7　软件组件的设计和实现128

4.7.1　考虑非功能性的产品特性要求128

4.7.2　数据模型的设计和实现130

4.7.3　动态模型的设计和实现130

4.7.4　实时模型的设计和实现131

4.8　软件组件的测试132

4.9　软件组件的集成132

4.9.1　程序版本和数据版本的产生133

4.9.2　描述文件的产生134

4.9.3　文档的产生134

4.10　软件集成测试135

4.11　系统组件的集成136

4.11.1　软件和硬件的集成137

4.11.2 ECU、设定点发生器、传感器和执行器的集成137

4.12　系统的集成测试138

4.13　校准141

4.14　系统测试和验收测试141

第5章　开发方法与工具143

5.1　工具和电子控制单元之间的非车载接口144

5.2　逻辑系统结构分析和技术系统结构描述145

5.2.1　开环和闭环控制系统的分析和描述145

5.2.2　实时系统的分析和描述148

5.2.3　分布式网络化系统的分析和描述152

5.2.4　可靠和安全系统的分析和描述155

5.3　软件功能的描述和有效性验证160

5.3.1　软件体系结构和软件组件的描述161

5.3.2　数据模型描述164

5.3.3　用框图描述行为模型164

5.3.4　基于真值表的行为模型描述166

5.3.5　行为模型的状态机描述168

5.3.6　行为模型的高级语言描述171

5.3.7　实时模型的描述172

5.3.8　通过仿真和快速原型来验证描述173

5.4　软件函数的设计及实现179

5.4.1　考虑产品的非功能特性179

5.4.2　定点和浮点算法的设计及实现185

5.4.3　软件结构的设计和实现196

5.4.4　数据模型的设计与实现199

5.4.5　行为模型的设计与实现202

5.5　软件功能的集成和测试204

5.5.1　回路软件仿真205

5.5.2　实验室汽车和试验台206

5.5.3　实验性的、原型和产品车辆210

5.5.4　实验的设计及自动化211

5.6　软件功能的校准211

5.6.1　离线和在线校准过程212

5.6.2　通过Flash编程的软件更新213

5.6.3　微控制器信号和仪器使用信号的同步测量214

5.6.4　下载和评估车载诊断数据215

5.6.5　离线校准215

5.6.6　在线校准216

5.6.7　在线校准的离线接口分类216

5.6.8 CAL-RAM管理220

5.6.9　参量和数据版本管理222

5.6.10　实验的设计和自动化223

第6章　用于生产与服务的方法和工具224

6.1　非车载诊断225

6.2　软件功能参数设置225

6.3　通过Flash编程的软件更新227

6.3.1 Flash存储器的擦除和编程227

6.3.2　诊断界面的Flash编程227

6.3.3　安全性要求228

6.3.4　可用性要求230

6.3.5　引导程序转换和Flash编程231

6.4　汽车电子系统的启动和测试232

第7章　总结和展望233

参考文献235