嵌入式系统/ARM技术中的μC/OS-II实时操作系统在混合动力整车控制器中的应用
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2020-11-06
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嵌入式系统嵌入式系统/ARM技术中的技术中的μC/OS-II实时操作系统在混合动力整实时操作系统在混合动力整
车控制器中的应用车控制器中的应用
混联式混合动力系统的子系统众多，其中整车控制器作为实现驾驶员驾驶需求和能量安全的管理系统，需要协
调发动机、扭矩、电机和电池的功率在不同工况下的合理分配，实现制动能量回馈，并控制外围设备(如空调、
灯光)，以达到最佳的节能排放效果。系统任务的复杂性和强电磁干扰环境都对整车控制器的实时性和可靠性提
出了重大挑战，传统的单任务循环式的程序控制模式难以满足需求，因此作者采用了开放源码的嵌入式操作系
统μC/OS-II设计整车控制器系统软件。 1 整车系统结构 所开发的全混合动力轿车是天津市重大专项课题，
以长城哈佛SUV轿车为平台。该车动力系统主要由发动机、交流电动机、交流发电机和高性能的镍氢电池、行
混联式混合动力系统的子系统众多，其中整车控制器作为实现驾驶员驾驶需求和能量安全的管理系统，需要协调发动机、
扭矩、电机和电池的功率在不同工况下的合理分配，实现制动能量回馈，并控制外围设备(如空调、灯光)，以达到最佳的节能
排放效果。系统任务的复杂性和强电磁干扰环境都对整车控制器的实时性和可靠性提出了重大挑战，传统的单任务循环式的程
序控制模式难以满足需求，因此作者采用了开放源码的嵌入式操作系统μC/OS-II设计整车控制器系统软件。
1 整车系统结构整车系统结构
所开发的全混合动力轿车是天津市重大专项课题，以长城哈佛SUV轿车为平台。该车动力系统主要由发动机、交流电动
机、交流发电机和高性能的镍氢电池、行星架动力分配机构以及DC-AC逆变器组成。整车控制器采用总线与发动机管理系
统、电机控制器和动力电池组管理系统交换信息，并且预留了1路CAN以便后期与车身系统通信。
整车控制器根据驾驶员输入信号，结合电池组状态和车辆当前运行状态，根据一定的策略控制各个子系统的工作，实现节
能减排的目标。系统网络拓扑如图1所示。
2 整车控制器硬件设计整车控制器硬件设计
ECU的硬件设计按照模块化原则，可分为如下几个功能模块：微控制器模块、数据采集模块、功率驱动及保护模块、D／
A转换模块、电源模块、通信模块、显示及报警接口和标定诊断接口等。采用 Infineon公司的XC164CS微控制器，它基于增强
的C166SVZ内核，并在性能上优于其他16位微控制器：内部集成DSP功能、扩展的中断处理能力、强大的片上外设以及高性
能片上Flash，如图2所示。
3 μC/OS-II的移植的移植
μC/OS-II嵌入式实时操作系统采用ANSI C语言编写，具备很好的可读性和可移植性；对硬件资源要求不高，在大多数8
位、16位微控制器上都可以实现移植。
3.1 μC/OS-II的启动
首先要调用硬件驱动程序对硬件进行初始化设置，然后调用系统初始化函数OSlnit()初始化μC/OS-II所有的变量和数据结
构。
启动μC/OS-II之前建立1个应用任务。OSlnit()建立空闲任务idletask，这个任务总是处于就绪态。空闲任务OSTaskIdle()
的优先级设成最低，即OS_LOWEST_PRIO。多任务的启动需要用户通过调用OSStart()实现。当然还有其他设置，这里不再
一一介绍。
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