[发明专利]一种能耗感知的高性能汽车电子动态调度算法

说明书

本发明公开了一种能耗感知的高性能汽车电子动态调度算法，通过多个动态到达功能的期限驱动的电子控制单元合并算法来解决多个动态到达的满足自身实时性要求的功能达到数目最大化的要求；通过使用全局性多动态功能节能算法来解决的尽可能的减少功能的能量消耗的要求。

技术领域

本发明涉及汽车电子控制领域，尤其涉及一种基于嵌入式实时操作系统的汽车电子系统调度算法。

背景技术

在汽车电子操作系统遵循的行业规范——OSEK(Open Systems and theCorresponding Interfaces For Automotive Electronics，嵌入式实时操作系统)规范中，对任务、事件、资源、计数器、中断等OS对象的管理进行了明确的说明，还制定了标准的API接口和参数类型。嵌入式实时操作系统能够根据用户的实际需求提供丰富的控制策略，嵌入式实时操作系统各个任务之间，既保持了相对的独立性，又保证了系统的可靠性，并且能通过特别的调度策略保证系统具有较高的实时性。通常为了满足汽车电子领域广泛的应用需求，OSEK操作系统内核需要根据需求进行裁剪(如分为不同的符合类)，再确定内核的抢占机制。

但是，现代汽车电子系统通常是异构的分布式架构，由多达数百个分布式的电子控制单元(Electronic Control Unit，ECU)、传感器组成，并通过路由网络进行通信。汽车电子系统中的传感器、ECU等处理设备通过与物理世界实现动态交互，通过网络总线交由相应的计算单元处理，并作出正确的行驶、刹车和转向等功能。因此，异构网络化汽车电子系统是一个同时集成了计算系统、网络系统和物理系统的复杂分布式系统。

然而，随着汽车电子系统软件规模骤增，车内的电子化功能个数达到几百甚至上千个，汽车产业带来新经济增长方向的同时也在不断革新人们对汽车的认识，汽车已由“会走的一堆钢铁”变成“会走的计算机”。

汽车信息物理融合系统(Automotive Cyber-Physical Systems,ACPS)被认为是能量感知系统(lifetime-aware systems)，ACPS通常由燃料供电或电池供电，因此能源供应有限，能源消耗应从设计约束的角度来加以控制。

同时，ACPS也是安全关键系统，任何小的故障都可能导致严重的风险。根据道路车辆-功能安全(Road Vehicles-Functional Safety)标准规范ISO26262，要求设计人员提前评估功能的可安全性问题，并采取适当的措施最大可能地满足功能所认证的响应时间约束，特别是主动安全功能(如防抱死制动、车身电子稳定、电子制动力分配、前方防撞警示、车道维持、车道偏移警示、驾驶者状态监控、指纹辨识免钥、盲点侦测与开门警示、自动停车导引等)的可靠性目标。

ACPS功能可以使用有向无环图DAG表示，其中边表示依赖关系，节点表示任务。将多个用DAG表示的功能的任务聚集到一个集合中并使用单功能调度方法来调度是一种有效且复杂度不高的多功能调度方法。通常，这种多功能调度方法具有三个步骤，任务排序，任务集群和任务分配。当任务排序和任务聚集时，任务排序策略用于使各个功能的任务满足依赖关系，同时能优化调度目标的实现。

因此，有必要一种基于嵌入式实时操作系统的汽车电子系统调度算法，以确保多个动态到达的功能满足自身实时性的数目最大化的同时，尽可能的减少功能的能量消耗。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种能耗感知的高性能汽车电子动态调度算法，使得多个动态到达的满足自身实时性要求的功能达到数目最大化的同时，尽可能的减少功能的能量消耗。

为实现上述目的，本发明提供的一种能耗感知的高性能汽车电子动态调度算法包括步骤：

步骤S1，对每个已到达的功能中的任务依照公式