Autosar Os分析

一、Autosar Os基本概念

Autosar在汽车电子系统中被广泛应用，它是一个全球车辆系统标准。Autosar OS是Autosar标准中的组成部分之一，主要负责统一的任务调度和资源管理。Autosar OS的核心部分是操作系统核心（OS Core），它是一个通用的操作系统接口，该接口被各种具体操作系统实现，从而完成任务管理和资源管理的操作。

在Autosar OS中，任务是最基本的执行单元，每个任务都被分配了一个优先级。除了任务，Autosar OS还提供了事件、信号量、互斥锁等同步机制，还提供了定时器、中断等异步机制。

Autosar OS的资源管理模块是一个高度灵活的模块，它允许用户定义自己的资源类型，并为这些资源分配操作。例如，用户可以定义自己的内存池类型，并在初始化阶段为其分配内存，这样在应用程序代码中就可以使用自己定义的内存池。

二、Autosar Os任务调度算法

任务调度算法是Autosar OS的核心部分，它决定哪个任务最先执行。Autosar OS支持多种调度算法，包括：

• 非抢占式调度算法
• 带有优先级的抢占式调度算法
• 时间片轮询调度算法

非抢占式调度算法是最简单的一种调度算法，它把CPU的使用权交给当前正在运行的任务，直到该任务主动调用wait()函数等待某个事件时才会被抢占。优先级抢占式调度算法则是基于任务优先级的抢占，高优先级的任务可以抢占低优先级的任务。而时间片轮询调度算法则按照任务在队列中的顺序轮询执行。

在实际应用中，各种调度算法会根据具体的场景做出不同的选择。例如在高实时性要求的系统中，通常使用优先级抢占式调度算法。

三、Autosar Os任务管理和同步机制

Autosar OS任务的设计基于面向对象思想，每个任务都是一个类，在类中实现任务初始化、任务代码、任务结束等方法。任务的管理包括任务的创建、删除、挂起和唤醒。在任务创建时，可以指定任务的优先级、栈空间大小、入口函数等，具体API如下：

TaskType taskId;
TaskCreationParameterType taskParam;
errorCode = CreateTask(taskId, taskParam);

在任务代码执行过程中，需要使用到同步机制，Autosar OS提供了多种同步机制，包括信号量、互斥锁和事件等。例如，如果两个任务需要共享同一个资源，需要使用互斥锁进行保护，以免出现竞态条件：

ResourceType resId;
ResControlType resCtrl;
errorCode = GetResource(resId);
// critical section code here
errorCode = ReleaseResource(resId);

四、Autosar Os中断处理

Autosar OS支持外部中断和软件中断，针对不同类型的中断，提供了不同的处理方式。例如，对于低优先级的软件中断，可以通过设置中断禁止值来屏蔽中断；对于高优先级的中断，则需要使用信号量等同步机制来保证实时性。

当发生中断时，Autosar OS将挂起当前任务，转而执行中断处理函数。中断处理函数需要快速执行完毕，以避免影响实时性。中断处理函数执行完毕后，Autosar OS将恢复之前被挂起的任务，继续执行。

下面是一个外部中断的示例：

void MyIsr(void)
{
   // interrupt service routine code here
}

ISR(MyIsr)
{
   // 执行中断处理函数
   ...
}

五、Autosar Os资源管理

Autosar OS中的资源管理可以支持各种资源，包括任务、中断和内存等。具体实现是通过类型化资源管理实现的，用户可以创建自己的资源类型，并在初始化阶段为其分配内存。

资源管理模块的核心API包括CreateResource()、GetResource()、ReleaseResource()等，用户可以使用这些API来管理自己定义的资源类型。

下面是一个内存池资源的示例：

MemoryPoolType memId;
MemoryPoolCreationParameterType memParam;
errorCode = CreateMemoryPool(memId, memParam); 
MemoryType memBlockPtr;
errorCode = GetMemoryBlock(memId, &memBlockPtr); 
// 使用内存池资源
...
errorCode = ReleaseMemoryBlock(memId, memBlockPtr);

六、Autosar Os应用开发的实例

下面是一个简单的Autosar OS应用实例，该应用包含两个任务Task1和Task2，Task1需要定时发送一个CAN信号，而Task2需要接收CAN信号。为了保证实时性，任务优先级需要设置为高优先级：

TaskType Task1Id, Task2Id;
TaskCreationParameterType Task1Param, Task2Param;
Task1Param.priority = 2;
Task2Param.priority = 1;
errorCode1 = CreateTask(Task1Id, Task1Param);
errorCode2 = CreateTask(Task2Id, Task2Param);

// 运行Task1
TaskActivateTask(Task1Id);

// Task2接收CAN信号
ISR(CanIsr)
{
   ...
   TaskActivateTask(Task2Id);
}

// Task1发送CAN信号
void Task1(void)
{
   CanMessageType message;
   while (1) {
      ...
      CanSendFrame(&message);
      TaskWaitEvent(sendCompleteEvent);
   }
}

// Task2接收CAN信号
void Task2(void)
{
   CanMessageType message;
   while (1) {
      TaskWaitEvent(rxEvent);
      CanRxFrame(&message);
      ...
   }
}

在上述应用中，Task1设置为高优先级，负责定时发送CAN信号；Task2设置为低优先级，等待CAN信号的到来。当CanIsr中断响应时，Task2被激活，开始接收CAN信号。同时，Task1等待sendCompleteEvent信号的到来，以确保CAN信号发送成功。

结论

Autosar OS是Autosar标准中的一个重要组成部分，主要负责统一的任务调度和资源管理。它支持多种调度算法、同步机制和资源管理模块，可以大大简化汽车电子系统的开发。Autosar OS适用于众多实时性要求较高的场景，例如汽车安全控制系统、发动机控制系统等。