時間：2023-04-08 11:45:59
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OSEK/VDX規(guī)范從實時操作系統(tǒng)（Real-TimeOperatingSystem,RTOS）、軟件接口、通訊和網(wǎng)絡管理等方面對汽車的電子控制軟件開發(fā)平臺作了較為全面的定義與規(guī)定。將OpenSystemsandtheCorrespondingInterfacesForAutomotiveElectronics規(guī)范簡稱為OSEK規(guī)范。
兼容OSEK/VDX規(guī)范的操作系統(tǒng)應用架構
OSEK/VDX標準包括以下四部分：OSEK/VDX操作系統(tǒng)規(guī)范（OSEKOperatingSystem，OSEKOS）,OSEK/VDX通訊規(guī)范（OSEKCommunication，OSEKCOM）,OSEK/VDX網(wǎng)絡管理規(guī)范（OSEKNetworkManagement，OSEKNM）以及OSEK/VDX實現(xiàn)語言（OSEKImplementationLanguage，OSEKOIL）。采用符合OSEK/VDX標準的嵌入式實時操作系
統(tǒng)可以提高產(chǎn)品代碼的復用率、降低開發(fā)成本、縮短產(chǎn)品開發(fā)周期。使用兼容OSEK/VDX標準的嵌入式實時操作系統(tǒng)的應用架構如下圖所示。
2．OSEK/VDX任務管理
OSEK/VDX將任務分為基本任務和擴展任務。基本任務具有3種狀態(tài)：運行狀態(tài)、就緒狀態(tài)、掛起狀態(tài)；擴展任務比基本任務增加一個等待狀態(tài)。基本任務只在開始和結束時才有同步點。擴展任務運行時可能進入等待狀態(tài)，因此不僅在開始和結束有同步點，而且運行過程中可能有多個同步點。下圖所示的是擴展任務與基本任務的狀態(tài)轉化圖。
OSEKOS規(guī)范規(guī)定的任務類型
3。OSEK實現(xiàn)語言規(guī)范
為了達到軟件可移植的目標，OSEKOIL規(guī)范（OSEKImplementationLanguageSpecification）定義了一種配置和使用OSEK應用的方法。下圖表示了一個遵守OSEK規(guī)范的應用開發(fā)過程。OIL文件可以是手寫的或者是系統(tǒng)配置工具產(chǎn)生。
基于OSEK規(guī)范的應用開發(fā)過程
OIL提供一種在特定CPU中配置OSEK應用的機制。每個CPU對應一個OIL描述。所有的OSEK系統(tǒng)對象用OIL對象來描述。OSEK應用的OIL描述是一組OIL對象的組合。CPU是這些OIL對象的容器。OIL明確地為每個OIL對象定義了所有標準屬性。每個OSEK應用可以定義附加地特殊執(zhí)行屬性和引用。每個OSEK應用可以限制每個屬性的取值范圍。
4．車控電子產(chǎn)品的開發(fā)流程
車控電子產(chǎn)品是軟硬件結合的嵌入式系統(tǒng)。為了節(jié)約資源，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，一般應采取軟硬件同步開發(fā)的方案。車控電子產(chǎn)品的開發(fā)工具對軟硬件的同步開發(fā)、調(diào)試提供了很好的支持。車控電子產(chǎn)品的軟件開發(fā)分為功能描述、軟件設計、代碼生成、操作系統(tǒng)環(huán)境下高級調(diào)試等步驟。車控電子產(chǎn)品的硬件開發(fā)分為硬件描述、硬件設計、硬件調(diào)試等步驟。當軟件設計完成后，通過使用相應的工具，完成在虛擬ECU平臺上的驗證。當硬件設計完成后，與硬件一起進行軟硬件集成調(diào)試。通過這種開發(fā)方式，縮短了產(chǎn)品上市的時間。
軟硬件并行的開發(fā)方案
5．車控電子產(chǎn)品軟件開發(fā)流程
汽車車控電子產(chǎn)品軟件開發(fā)流程是“V”形開發(fā)流程。“V”形開發(fā)流程分為五個階段，即功能設計、原型仿真、代碼生成、硬件在回路仿真－HIL、標定。
在功能設計階段使用的主要工具是MATLAB。通過使用MATLAB提供的Simulink、Stateflow等工具，完成控制方案的設計、功能模塊的設計、控制算法的設計等任務，并進行初步的仿真模擬工作。在原型仿真階段使用的主要工具是dSPACE。使用dSPACE提供的快速控制原型－RCP工具完成離線的仿真工作。在開始該階段之前，需要使用RealTimeWorkshop、Targetlink等工具完成由Simulink、Stateflow等產(chǎn)生的代碼向標準C代碼的轉換工作。
6．車控電子產(chǎn)品代碼生成過程
在進行向標準C代碼的轉換的過程中，可以根據(jù)需要加入符合OSEK規(guī)范的嵌入式實時操作系統(tǒng)。在代碼生產(chǎn)階段使用的主要工具是CodeWarrior。通過使用CodeWarrior提供的編譯器、調(diào)試器等工具，完成從標準C代碼向目標硬件平臺上的產(chǎn)品代碼的轉換工作。下圖表示了車控電子產(chǎn)品的代碼生成過程。
技工教育的人才培養(yǎng)目標就是培養(yǎng)適合企業(yè)、行業(yè)需要的應用型技能人才，職業(yè)技能的培養(yǎng)是教學的重中之重。傳統(tǒng)的教學方式，是把書本知識灌輸給學生后，再進行實習實訓，這樣的教學方法易造成理論與實踐的脫節(jié)，明顯不適合職業(yè)教育的規(guī)律和特點。因此，要貫徹“理論與實踐相融合”的教學思想，探索實施適合職教規(guī)律的“教、學、做一體”的教學模式。在教學實施的過程中，要求教師必須具備“雙師”素質，并了解和掌握汽車維修企業(yè)生產(chǎn)和管理流程，將企業(yè)的工藝、方法和技術及時地傳授給學生，這對學生了解企業(yè)，實現(xiàn)與即將從事的職業(yè)或崗位“零距離”對接大有裨益。
二、實訓場地與行業(yè)標準對接
教學場所采用一體化教室，在便于開展教學的同時，要注重實訓場地的設置與汽車維修行業(yè)生產(chǎn)實景平臺相一致。如在車速表檢測實訓中，采用標準型滾筒式車速表試驗臺，速度測量裝置、速度指示裝置和速度報警裝置的配備應與汽車安全檢測線設備相一致。學生在實訓的過程中，應按照實際檢測操作規(guī)程，先對車速表試驗臺和被測車輛進行檢測前的準備工作，再對被測車輛進行檢測，試驗結束后，應對現(xiàn)場進行整理和清潔。實訓場地的建設按照行業(yè)標準進行，不僅能夠滿足學生的技能操作實訓，而且可以進行職業(yè)技能培訓與鑒定，對技工院校實行雙證書制度提供了硬件支持。
三、學歷證書與資格證書對接
為了適應我國的就業(yè)準入制度、職業(yè)資格證書制度、勞動預備制度，深入貫徹落實“雙證書”制度是目前技工院校人才培養(yǎng)的主要模式，堅持學歷教育與職業(yè)資格取證并重，學生在校期間必須取得相關的職業(yè)資格證書，否則不予畢業(yè)。對于學習汽車電子技術方向的學生，要求其必須取得汽車維修電工四級職業(yè)資格。為了方便學生取證，提高取證率，學校應把取證工作與教學工作有機結合，即把取證培訓的內(nèi)容作為課堂教學的內(nèi)容。
四、考核評價與實習就業(yè)對接
打破傳統(tǒng)的一張試卷定成績的考核評價方式，探索多元化教學評價體系，將學生的學習能力、團隊協(xié)作能力、溝通能力和表達能力納入評價，通過對教學過程的督查、信息采集、評價、反饋等措施，建立自我完善、自我約束的質量監(jiān)控體系，并將考核成績記入學生檔案。在學生頂崗實習和畢業(yè)就業(yè)的安排過程中，依據(jù)學生綜合素質的考核與評價，優(yōu)先推薦和安排優(yōu)秀學生。
五、小結
汽車發(fā)展的歷史表明，上個世紀前三十年曾經(jīng)興盛一時的電動汽車與燃油汽車的市場地位發(fā)生了逆轉，燃油汽車后來居上成為歐美發(fā)達國家千萬家庭的寵兒，電動汽車則淪為在特定封閉區(qū)域使用的專用工具。導致這一逆轉的原因與當今電動汽車遇到的困難并無二致。近百年來，電動汽車技術雖然在電池、電機、電控等各個方面都有長足的發(fā)展，其根本技術架構卻無大的改變。在此期間燃油汽車不僅自身技術日臻完美，與其相配套的道路、停車場、加油站等服務設施也日益完備。今日，正像“汽車社會”、“汽車文化”等學術用語所蘊含的那樣，汽車（主要是燃油汽車）不僅已經(jīng)成為現(xiàn)代社會的生活必需品，也被賦予了豐富的文化內(nèi)涵。在此背景下如果無視電動汽車現(xiàn)存的諸多不便，奢望人們放棄燃油汽車改用電動汽車就等于要他放棄原有的生活習慣和價值觀念，無異于讓人棄用智能手機改用固定電話，讓人棄液晶電視而改用黑白電視，其難度可想而知。因此，在發(fā)展電動汽車已經(jīng)確立為國家戰(zhàn)略的當下，重新謀定發(fā)展路線和發(fā)展策略應該成為當務之急。在我國這樣一個汽車普及率不及美國的十分之一、三分之二的新車出售給初次購車者的發(fā)展中大國，電動汽車或許只有面向家庭的首輛車，也就是說能滿足跨區(qū)域遠程行駛需求才有出路。既然源于十九世紀的現(xiàn)行電動汽車技術架構無法滿足這種需求，何不回到原點從零開始進行頂層設計，創(chuàng)造一個新的技術體系。
二、新技術體系探討
在續(xù)航里程短、充電時間長這兩個妨礙電動汽車遠程行駛的關鍵障礙中，續(xù)航里程雖然受電池技術制約難以比肩燃油汽車，但續(xù)航150公里～200公里還不難實現(xiàn)。這個距離相當于在高速公路上駛過三四個服務區(qū)或大多數(shù)人日常行駛兩三天的路程，只要電力耗盡時快速得到供給，駕駛電動汽車500公里一日往返、1000公里朝發(fā)夕至亦非難事。如此，快速電力供給就成為問題的焦點。既然沿用先開發(fā)出電動汽車而后為其配套電力供給體系的傳統(tǒng)發(fā)展策略不能解決問題，那么運用一下逆向思維，先規(guī)劃一個滿足需求且容易實現(xiàn)的電力供給體系，然后再開發(fā)適應這一電力供給體系的電動汽車會怎樣。出現(xiàn)總理所講的“顛覆性技術”也未可知。說到快速電力供給，首先需要界定電力供給的快與慢。多年來，人們已經(jīng)習慣于燃油汽車加油所需的數(shù)分鐘時間，電動汽車的快速電力供給采用這一標準順理成章。從物理學原理來看，現(xiàn)存的三種電動汽車電力供給方式中，快速充電相對來講接近這個標準但也需數(shù)倍于加油耗時的30分鐘（80%），普通充電所需的數(shù)小時可說是天壤之別，只有換電方式符合標準。有報道說特斯拉換電站一分半鐘可以完成一次換電操作。自從曾經(jīng)的明星換電運營商BetterPlace破產(chǎn)以來，支持換電的觀點似乎已經(jīng)銷聲匿跡。但是，既然特斯拉又開始換電了，事情看來尚存回旋余地。多數(shù)專家認為BetterPlace的換電方式一是換電站建設運營成本高，二是電池不能在多種車型間通用，使其最終走向破產(chǎn)。BetterPlace的失敗說明它的換電方案和商業(yè)模式行不通，但是如果據(jù)此斷定換電方式行不通特斯拉首先不會認同。達成一個既定目標從來都不止有一種方法，能否成功在于能否尋找到技術可行、經(jīng)濟合算的解決方案，將問題簡單化的最有效手段莫過于“分解”。例如古代印刷書籍采用雕版印刷技術，一頁印版雕成書頁的內(nèi)容布局、字的形狀、大小無法更改，一部書的雕版需要具有高超技藝的雕刻工匠耗費大量時日，因而書籍昂貴。活字印刷技術普及之后，一套字模可以反復用來鑄造鉛字，而后隨意排成印版，字模和鉛字的通用性保證了印刷成本的低廉。如果說快速電力供給是電動汽車的必然選擇，BetterPlace失敗的主要原因是沒有實現(xiàn)電池通用化，而將雕版上的字符分解為一個個鉛字可以破解通用化難題，那么何不嘗試一下將電動汽車的大箱電池組分解，代之以多個（比如說十個2kWh的）參照電動自行車鋰電池標準的小箱電池。以小箱電池為基礎可以構建一個簡單的快速電力供給體系。只要電池體積和重量都適合人力搬動，而且借用電動自行車鋰電池適合快速裝拆的安裝結構，換電作業(yè)就可以采用純?nèi)斯し绞健娜斯Q電出發(fā)，繼而將換電站的充電功能剝離出去，剩下的數(shù)個收納電池的專用周轉貨架和兩三個操作人員就能構成一個典型的簡約換電站。接下來要做的是，將從各個換電站剝離出來的充電服務匯集到一個大型的儲能電站，充分利用夜間電網(wǎng)的低谷電力為電池充電。最后用貨運車輛在換電站與儲能電站之間往返穿梭，為各個換電站運來充滿的電池并帶走放空的電池。在這樣一個類似WI-FI無線局域網(wǎng)架構的電力供給體系中，如果說換電站好比WI-FI熱點、儲能電站好比無線路由器、貨運車輛好比無線電波，一個個標準電池好比“無線電波”所攜帶的數(shù)字信號，那么電動汽車就相當于移動終端。可以預見，流通的商品從電轉化為標準電池、消費者支付滿電電池和空電電池之間的差價，上述電力供給體系各個利益相關方都能獲得顯而易見的經(jīng)濟收益。第一個受益者是電動汽車的購買者，不為電池付費卻可以盡情享用別人提供的電，自然也就無需關心電池的價格壽命幾何。電池制造者則不再因百來個“雞肋”般的訂單而苦惱，可以日復一日地生產(chǎn)同樣的電池。電動汽車制造者不再為選用多大的電池而殫精竭慮，可以按自己的喜好靈活設計續(xù)航里程，只需考慮如何將所需個數(shù)的電池塞進車里。城市的管理者不必再為從哪里擠出充換電站的建設用地、為如何壓迫小區(qū)物業(yè)放行充電樁安裝、為可能到來的配電網(wǎng)增容改造而苦惱，只需將電動汽車的基礎設施建設交給電力供給體系的運營者就萬事大吉。電力供給體系的運營者的收益則更大。先是從“先有雞還是先有蛋”的無休止口水官司中脫身，不說“雞”也不說“蛋”，轉而建造一個相當于自然界中“野生原雞”進化地位的儲能電站，先收獲著電網(wǎng)峰谷電價差的利益，隨著電動汽車擁有量的增加逐步轉身為充電工廠，等到流通中標準電池壽命期來臨梯級利用自然而然地發(fā)生，充電工廠再一次轉化為儲能電站。其次電力供給體系運營者不必煩惱換電站如何“建”只需籌劃“擱”在哪里，只要能騰出幾十平米的場地，加油站、公共停車場、居民小區(qū)、工廠商場都可以加入換電站的行列。
不僅如此，這些換電站的數(shù)量、換電站的地點和容量可以隨時根據(jù)形勢的發(fā)展任意調(diào)整。長遠看，不僅這樣的儲能電站很容易與風力光伏電站相融合，如果將標準電池看作一個大的“充電寶”其應用領域甚至可以涵蓋日常生活、生產(chǎn)的方方面面。有了電力供給體系和適合人工換電的小箱標準電池，接下來的課題就是能否將這些標準電池用于電動汽車的電源系統(tǒng)。其關鍵在于處理好三個問題：一是電池的安裝位置，二是電池固定可靠便于快速更換安裝結構，三是電池與電機之間的電氣連接關系。對于采用一個大箱電池的電動汽車而言，考慮到車內(nèi)空間和車輛重心、軸荷，其安裝位置大多利用座椅下的空間安裝在車輛下部中間位置。當采用多數(shù)個標準電池時，安裝位置不僅可以在前后座椅下面還可以在引擎?zhèn)}或者行李箱的邊角處分布安裝，設計者的選擇自由度大大提高。若說電池安裝結構，QB/T4428-2012《電動自行車用鋰離子電池產(chǎn)品規(guī)格尺寸》所定電池外殼滑槽及配對的安裝滑道是現(xiàn)成可用的，既安裝可靠又方便插拔。至于電池與電機間的電氣連接關系則需要多些文字加以說明。電動汽車以數(shù)個小箱標準電池為電源，除去上面所述種種以外還可為解決高電壓觸電風險、簡化整車電池管理系統(tǒng)、簡化電池熱管理等電池相關問題創(chuàng)造機會。通常的電動汽車為在限制過大電流的條件下保證驅動電機的輸出功率，單個大箱電池的工作電壓多在300V以上。將電壓分解給十個小箱標準電池，每個標準電池的電壓就低于40V，處于安全電壓范圍內(nèi)。如果不將這些電池串聯(lián)一起而是分別經(jīng)逆變器接入驅動電機，高電壓的弊端就可以徹底根除。驅動電機可以相應地將定子繞組分解為十個分繞組，工作時各個分繞組產(chǎn)生的磁通勢相疊加與原繞組相當。各個標準電池分別接入驅動電機還可以帶來一個好處，電池均衡的對象不再是整個電源系統(tǒng)而轉化為各個標準電池，所涉單體電池數(shù)量僅為整體電池的十分之一。更有意義的是，十個標準電池分別經(jīng)逆變器接入具有十個分繞組的驅動電機，其功效相當于用十個小電機共同承擔電動汽車的驅動。從理論上講可以分別控制每個分繞組參與或者不參與驅動，利于電動汽車應對多種復雜工況。尤其是在電動汽車起步或者加速時確保全部分繞組參與驅動抑制大電流沖擊，巡航行駛時控制各個分繞組逐次停歇方便相應的小電池散熱，當某個分繞組或者為其供電的標準電池發(fā)生故障時其余分繞組繼續(xù)工作就能避免電動汽車突然失速。
三、總結
市場上ESP已在拓展自己的領地。在歐洲，2005年大約40的新注冊車輛配備了ESP，在高檔車上，ESP已經(jīng)成為了標準配置，中檔車上的裝配率也迅速提高，在緊湊型車上裝配率稍低。北美和日本的ESP裝配率上升也很快。在中國，目前ESP的裝配率還比較低，但是可喜的變化正在顯現(xiàn)，以往通常只在高檔車上才裝配ESP，而今年上市的新車東風雪鐵龍的凱旋一汽大眾的速騰和上海通用的君越都配有ESP。
ESP的結構及控制原理
汽車電子穩(wěn)定程序控制系統(tǒng)，英文縮寫為ESP（ElectronicStabilityProgram）。雖然不同的車型，往往賦予其不同的名稱，如BMW稱其為DSC，豐田、雷克薩斯稱其為VSC，而VOLVO汽車稱其為DSTC，但其原理和作用基本相同。
ESP系統(tǒng)由電子控制單元（ECU），方向盤轉角傳感器，輪速傳感器，橫擺角速度傳感器，橫向角速度傳感器及液壓系統(tǒng)組成，ESP除了具有ABS和TCS的功能之外，更是一種智能的主動安全系統(tǒng)。
ESP的ECU通過高度靈敏的傳感器時刻監(jiān)測車輛的行駛狀態(tài)，并通過計算分析判定車輛行駛方向是否偏離駕駛員的操作意圖。ESP能立刻識別出危險情況，并提前裁決出可行的干預措施使車輛恢復到穩(wěn)定行駛狀態(tài)，ESP的干預措施包括對車輪獨立的施加制動力；在特殊工況對變速箱的干預措施；通過發(fā)動機管理系統(tǒng)減小發(fā)動機扭矩。
ESP三大特點
1．實時監(jiān)控：ESP能夠實時監(jiān)控駕駛者的操控動作、路面反應、汽車運動狀態(tài)，并不斷向發(fā)動機和制動系統(tǒng)發(fā)出指令。
2．主動干預：ABS等安全技術主要是對駕駛者的動作起干預作用，但不能調(diào)控發(fā)動機。ESP則可以通過主動調(diào)控發(fā)動機的轉速，并調(diào)整每個輪子的驅動力和制動力，來修正汽車的過度轉向和轉向不足。
3．事先提醒：當駕駛者操作不當或路面異常時，ESP會用警告燈警示駕駛者。換句話說ESP實際上是一種牽引力控制系統(tǒng)，與其他牽引力控制系統(tǒng)比較，ESP不但控制驅動輪，而且可控制從動輪。如后輪驅動汽車常出現(xiàn)的轉向過多情況，此時后輪失控而甩尾，ESP便會剎慢外側的前輪來穩(wěn)定車子；在轉向過少時，為了校正循跡方向，ESP則會剎慢內(nèi)后輪，從而校正行駛方向。
P研究的關鍵技術
ESP系統(tǒng)的開發(fā)有賴于以下幾個關鍵技術的突破。因此科研人員要在以下幾個方面多下功夫，爭取研究開發(fā)出更加完善和優(yōu)化的ESP系統(tǒng)。
1．傳感技術的改進
在ESP系統(tǒng)中使用的傳感器有車輛橫擺角速度傳感器、橫向加速度傳感器、方向盤轉角傳感器、輪速傳感器等，它們都是ESP中不可缺少的重要部件。提高他們的可靠性并降低成本一直是這方面的開發(fā)人員追求的目標。隨著價格低廉的微機械（Micro—Machined）加速度和橫擺角速度傳感器的出現(xiàn)，為這項技術的廣泛應用創(chuàng)造了一定的條件。
2．體積小質量輕及低成本液壓制動作動系統(tǒng)的結構設計
這方面BOSCH公司在ESP系統(tǒng)中采用的結構有一定的代表性，其液壓作動系統(tǒng)由預加壓泵PCP（PrechargePump）壓力產(chǎn)生裝置（PressureGeneratorAssembly）液壓單元HU5.0所構成。
3．ESP的軟硬件設計
由于ESP的ECU需要估計車輛運行的狀態(tài)變量和計算相應的運動控制量，所以計算處理能力和程序容量要比ABS系統(tǒng)大數(shù)倍，一般多采用CPU結構。而ECU軟件計算的研究則是研究的重中之重，基于模型的現(xiàn)代控制理論已經(jīng)很難適應ESP這樣一個復雜系統(tǒng)的控制，必須尋求魯棒性較強的非線性控制算法。
4．通過CAN完善控制功能
ESP的ECU（電子控制單元）與發(fā)動機、傳動系的ECU通過CAN互聯(lián)，使其能更好地發(fā)揮控制功能。例如自動變速器將當前的機械傳動比、液力變矩器變矩比和所在檔位等信息傳給ESP，以估算驅動輪上的驅動力。當ESP識別出是在低附著系數(shù)路面時，它會禁止駕駛員掛低檔。在這種路面上起步時，ESP會告知傳動系ECU應事先掛入2檔，這將顯著改善大功率轎車的起步舒適性。
目前國外，特別是歐洲，越來越多的車型已將ESP系統(tǒng)作為其標準配置，國內(nèi)一些中高檔車型也逐漸將其作為標準配置。據(jù)報道，2004年中國新車的ESP系統(tǒng)裝備率為3，歐洲的新車裝備率為35。2005年歐洲出產(chǎn)新車ESP裝備率達到40，中國達到4。ESP正在向一般的商用車及重型卡車普及，多家商用車生產(chǎn)廠商和重型卡車生產(chǎn)廠商正在推出帶ESP系統(tǒng)的車型。現(xiàn)在正是歐美汽車工業(yè)界推廣應用ESP系統(tǒng)的時期，國內(nèi)也正處于迅速的推廣普及階段。
可以預見，ESP汽車安全產(chǎn)品不久將成為多款中、高檔轎車和其它車型的標準配制，掌握ESP技術，就掌握了競爭未來汽車安全技術的主動權。所以攻克ESP設計的理論與關鍵技術，對提高國產(chǎn)汽車的自主開發(fā)能力、縮短與發(fā)達國家的差距具有重要的現(xiàn)實意義。它將為我國汽車工業(yè)的繁榮發(fā)展以及促進其它相關工業(yè)的繁榮發(fā)展起著重要作用，并能帶來巨大的社會效益和經(jīng)濟效益。
生產(chǎn)企業(yè)
1.學生對“職業(yè)核心能力”的認識和理解。
在關于“您是否非常清楚什么是職業(yè)核心能力”問卷調(diào)查中，回答“不清楚”的，在校學生占73%，在企業(yè)中實習或已工作的學生占53.3%，說明了學生在校期間接觸這方面的訓練比較少，對職業(yè)核心能力并沒有認識和理解，學校缺乏專門的培訓。在關于“您覺得是否需要著重培養(yǎng)自己的職業(yè)核心能力”中，選擇“非常需要”的，在校學生占44.4%，在企業(yè)中實習或已工作的學生占80%；選擇“需要”的，在校學生占55.6%，在企業(yè)中實習或已工作的學生占20%；選擇“不怎么需要”和“不需要”占0%，這說明學生非常渴望職業(yè)核心能力的培養(yǎng)。
2.學生對自身的能力和職業(yè)發(fā)展前景的認識。
在“您是否非常清楚自己應該往哪些職業(yè)方向去發(fā)展？”問卷調(diào)查中，選擇“是”的在校學生占33.3％，在企業(yè)中實習或已工作的學生占73.3％，選擇“不太確定”在校學生66.7％，在企業(yè)中實習或已工作的學生占26.7％。在“您覺得自己在校培養(yǎng)的職業(yè)核心能力與出來社會工作所要求的（不管專業(yè)是否對口）是否有區(qū)別？”，在校學生93.7％選擇有區(qū)別，在企業(yè)中實習或已工作的學生的98.7％選擇有區(qū)別。學生認為影響自己職業(yè)發(fā)展的主要不足之處，選擇人數(shù)最多的一項是“缺乏信息處理能力”，第二多的是“專業(yè)知識和專業(yè)技能不足”，排在第三位的是“缺乏創(chuàng)造力”。在關于“您認為從事您想做的工作所最需要的職業(yè)核心能力是什么”問卷調(diào)查中，排在第一位的是“溝通能力”，其次是“團隊合作能力”，再次是“創(chuàng)新能力”。這些說明大多數(shù)學生對自己將來的職業(yè)發(fā)展方向認識不清楚，對將來從事的工作所需的職業(yè)核心能力也不明確。可見職業(yè)核心能力方面的學校培訓對于高職學生有很重要的意義。
3.學生對職業(yè)核心能力培養(yǎng)方式的反饋。
在“目前學校對學生職業(yè)核心能力培養(yǎng)的主要方式是什么”問卷提問中，選擇“理實一體、工學結合教學”在校學生占57.1％，選擇“職業(yè)指導課”占22.2％，選擇“參加相關社團活動”占19％，選擇“聽講座”占11.1％，選擇“參加招聘會”占6.4％。在“在校期間哪些活動對您成長幫助最大”問卷提問中，選擇“參加社會活動（如寒暑假社會實踐、公益活動等）”在校學生占49.2％，選擇“各種社團活動”占35％。可見“，理實一體、工學結合教學”和“社會活動（如寒暑假社會實踐、公益活動等）”是目前高職院校學生職業(yè)核心能力培養(yǎng)的主要途徑。
二、用人單位對汽車電子技術業(yè)畢業(yè)生的評價調(diào)研
評價調(diào)研的對象是2010年、2011年、2012年、2013年畢業(yè)的汽車電子技術專業(yè)學生，評價的內(nèi)容包括“對畢業(yè)生思想、道德、文化、心理、身體素質的綜合評價”、“對畢業(yè)生業(yè)務、職業(yè)技能、實踐能力等的綜合評價”、“本專業(yè)畢業(yè)生能力、素質的主要缺陷”“、對我院人才培養(yǎng)工作的建議”。調(diào)研結果表明：汽車電子專業(yè)中高素質技能型人才無論是數(shù)量和質量上均處在嚴重緊缺的狀態(tài)，已成為制約行業(yè)發(fā)展的瓶頸；在調(diào)研過程中我們注意到，在企業(yè)內(nèi)很多人都擔任了不同的工作角色，幾乎所有企業(yè)都喜歡既懂技能又懂管理，專業(yè)知識面廣，一專多能，具有一定社交能力和組織協(xié)調(diào)能力的專業(yè)人才。汽車電子技術應用行業(yè)需要的是掌握了一定專業(yè)知識、動手能力強的技能型人才，特別對高素質綜合技能型人才要求比較高，現(xiàn)在的企業(yè)對人才的綜合素質也提出了很高的要求，從思想素質到職業(yè)道德及人文素質都提出了較高要求。
三、高職汽車電子技術專業(yè)學生核心能力培養(yǎng)的措施
智能交通系統(tǒng)（IntelligentTransportSystem,簡稱ITS），通過建立起一種包括信息技術、電子控制技術、數(shù)據(jù)通訊傳輸技術以及計算機處理技術等多項先進技術的集成智能系統(tǒng)，并將其應用于交通運輸管理體系中，從而實現(xiàn)全面、科學、實時、高效地對交通運輸進行綜合管理的目的。利用ITS系統(tǒng)能夠對行人、道路及車輛進行綜合管理和統(tǒng)一指揮，實現(xiàn)交通運輸管理的規(guī)范化與統(tǒng)一化，對交通安全問題的控制具有很大的促進作用，使得行駛車輛的事故率得到控制并在一定程度上提高了交通安全系數(shù)。
2汽車電子監(jiān)測關鍵性技術分析
在智能交通系統(tǒng)中主要汽車電子技術、傳感器及監(jiān)測系統(tǒng)三各部分作用于汽車電子監(jiān)測，下面對前兩項關鍵性技術進行簡要分析：
2.1汽車電子技術
隨著社會科學技術水平的提高，真空管、集成電路、晶體管等技術的發(fā)展促進了計算機信息技術電子裝置的發(fā)展進程并擴大了其應用范圍。電子技術在汽車中的應用也逐漸受到了國內(nèi)外汽車行業(yè)的重視，自動優(yōu)化控制技術、機電一體耦合技術以及電子技術等綜合交叉使得小系統(tǒng)商品的發(fā)展已逐漸專業(yè)化和成熟化。
2.2傳感器
傳感器即轉換器，通過以轉換行駛車輛電子設備之外信號的方式能夠有效實現(xiàn)將非電量轉化為電量并進行監(jiān)測的目的，最終使得電能形態(tài)被轉換。由于傳感器具有獲取電子設備外信息的功能并實現(xiàn)對行駛車輛安全性能的監(jiān)測，其作為汽車電子監(jiān)測的關鍵性技術使得汽車能夠實現(xiàn)電子化、自動化及高檔化。通過利用傳感器的優(yōu)勢從設計角度出發(fā)，對汽車行駛過程中的參數(shù)進行控制監(jiān)測，能夠有效降低汽車燃耗及安全故障的發(fā)生率。同時將傳感器與微電腦信息處理功能相結合使其在汽車電子監(jiān)測技術中具有關鍵性的作用。傳感器設置的數(shù)量一般都會以汽車的整體設計情況、軟硬件的配置以及機械結構的差異為依據(jù)，在其尺寸、形成及價格等方面進行調(diào)整。傳感器的使用通常會受到較為嚴格的要求，由于汽車在行駛中需要適應各種環(huán)境條件，環(huán)境溫度的變化、路面狀況及異常氣候等因素都會使汽車受到溫度變化的考驗，因此傳感器的設計必須達到抗震、溫度耐受性、耐水及抗電磁干擾等要求。
3在ITS系統(tǒng)中對汽車電子監(jiān)測技術的設計
電子數(shù)據(jù)的采集方案設計作為ITS系統(tǒng)中汽車電子監(jiān)測技術的設計首先需要考慮的問題，通常會以ITS系統(tǒng)的功能為前提對數(shù)據(jù)采集的時間間隔進行合理設置，并對相關信號獲取的設備對象信息進行采集，從而保證數(shù)據(jù)采集方案設計的科學合理性，這一方式即程序輪詢式數(shù)據(jù)采集。此外，還需采取必要手段對采集的數(shù)據(jù)信息進行相關處理，從而保證系統(tǒng)能夠及時對數(shù)據(jù)信息進行處理以及信號來源設備的級別。例如，在設計過程中應優(yōu)先對汽車的安全系統(tǒng)、剎車系統(tǒng)等進行數(shù)據(jù)采集。汽車電子監(jiān)測系統(tǒng)以車載嵌入計算機系統(tǒng)為主要實現(xiàn)方式，對其進行設計時應保證整體系統(tǒng)的可靠性、實時性與靈活性。監(jiān)測系統(tǒng)主要包括數(shù)據(jù)采集、處理及信息傳輸與執(zhí)行三個模塊，并以下圖所示的具體流程進行工作。其中數(shù)據(jù)采集模塊是通過集合紅外線、傳感器、超聲波、攝像機及激光雷達等技術從而實現(xiàn)對汽車行駛中的路面情況進行監(jiān)測，同時能夠對有行駛路線發(fā)生變化等因素造成的異常及故障問題進行快速反映，并收集汽車全局信號對其各項數(shù)據(jù)信息進行采集。通過利用傅里葉對采集數(shù)據(jù)信息進行分析和判斷，使得故障診斷就有合理的參考依據(jù)。
4結語
汽車電子技術專業(yè)的學生畢業(yè)后將進入汽車電子、汽車服務等領域，就職于汽車生產(chǎn)、維修、銷售和售后服務等企業(yè)單位，從事汽車電氣系統(tǒng)的安裝、調(diào)試、維修、設計、技術支持和生產(chǎn)管理等工作。開辦專業(yè)之初，我們選擇了本地22家汽車相關企業(yè)進行調(diào)研。根據(jù)調(diào)研數(shù)據(jù)，對于汽車電子專業(yè)的高職畢業(yè)生，83%的企業(yè)比較重視電工電子專業(yè)基礎知識，94%的企業(yè)認為高職生應具備汽車電子技術的檢測、實驗、維修與技術知識與技能，超過60%的企業(yè)強調(diào)了軟件使用、設備維護、電工電子、汽車車身電控技術，而且十分重視汽車檢測與診斷能力。根據(jù)調(diào)研結果，基于就業(yè)面向崗位的需求，汽車電子技術專業(yè)確立了四大專業(yè)核心能力目標：汽車電氣性能檢測能力、汽車電氣系統(tǒng)拆裝調(diào)試能力、汽車電氣系統(tǒng)故障處理及檢修能力、汽車電氣系統(tǒng)輔助設計能力。
2專業(yè)課程體系確立
本專業(yè)課程的設置，以滿足市場對汽車電子人才的實際需求為出發(fā)點，以基本素質和現(xiàn)代技術運用能力培養(yǎng)為主線，強調(diào)專業(yè)的適應性。專業(yè)教學課程體系將新的學習領域課程體系按通識課程（公共基礎課程）、專業(yè)必修課程（含專業(yè)支撐課程、專業(yè)核心課程）、專業(yè)拓展課程、課外實踐環(huán)節(jié)等進行劃分，形成本專業(yè)課程體系框架。課程體系中通識課程、專業(yè)支撐課程和專業(yè)核心課程這三個課程群，分別對應著公共基本素質、專業(yè)基本技能、專業(yè)特色能力這三個能力層次，專業(yè)課程群又分為專業(yè)支撐與專業(yè)核心兩個遞進的層面。“通識課程群”的教學目的是，讓學生掌握并具備專業(yè)學習需要的基本素質；“專業(yè)核心課程群”的教學目的是，培養(yǎng)學生掌握必要的、能適應崗位需要的1～2項具有明顯特色的專業(yè)技能；“專業(yè)支撐課程群”是教學的重要一環(huán)，在整個專業(yè)教學中起到了承上啟下的作用，它既需要學生一定的素質作保證，又為后續(xù)的專業(yè)技能學習提供專業(yè)技術的支持。
3電路分析與實踐課程的內(nèi)容重構與教學設計
3.1課程內(nèi)容重構
電路分析與實踐課程作為專業(yè)支撐課程，如何支撐？課程必須為后續(xù)專業(yè)學習與實踐奠定扎實的理論分析能力基礎和實踐操作能力基礎。課程內(nèi)容如何構建？是繼續(xù)按照傳統(tǒng)的電路分析知識體系還是按照崗位需求構建項目化內(nèi)容體系？一成不變肯定不可取，基于既定的課程體系，項目式教學又宜在后續(xù)專業(yè)核心課程中展開。故課程最終形成情境化的案例教學內(nèi)容，整合原模電、數(shù)電、電路分析等多門課程內(nèi)容，每個教學情境中既有普適的專業(yè)基礎知識鋪墊，又加入了汽車真實電路案例，將電路分析能力的培養(yǎng)融于各任務中，將實踐應用能力的培養(yǎng)融于各任務的實踐環(huán)節(jié)中。課程教學內(nèi)容分為8個情境，23個任務，教學內(nèi)容的選取與本專業(yè)崗位需求緊密結合，每個情境任務的展開都將所學習的電路專業(yè)知識應用到汽車相關應用的分析與實踐上。這樣的對教學內(nèi)容的處理，使教學目標明確，學生能學以致用，極大地激發(fā)學生學習的熱情，提高課堂教學質量與效率。
3.2課程教學設計
為強化學生崗位能力和職業(yè)素質的培養(yǎng)目標，課程在教學方法、評價方法等方面進行了新的嘗試。
（1）教學方法與手段上的設計。
采用問題教學法。在教學過程中，針對采用的教材中內(nèi)容較多，而教學課時相對較少的實際情況，以能力為中心，采用問題教學法，首先通過提出問題，或虛擬演示、或動畫演示、或實際器件和電路的測試作為課程的引入，然后介紹其工作原理、特性等相關理論，再回到實際中來驗證學到的理論。這樣把學生置身于一個“提出問題——解決問題——實踐驗證”的情景之中，把教師知識傳輸“教”的過程轉化為學生不斷地解決問題“學”的過程。綜合運用多種教學手段。積極尋找網(wǎng)絡資源，采用多媒體教學、計算機虛擬技術等教學手段。開放實驗室、專業(yè)機房，除課內(nèi)基本要求實驗以外的實驗、實踐教學內(nèi)容，要求學生在課外自由地完成，有利于讓學生的個性得到充分發(fā)揮。利用EWB等分析和設計軟件的強大功能，將其引入教學過程中，作為電子工作平臺來加強理論教學和實踐教學的無逢連接。在講解各種電路時，利用電子工作平臺可以用其給出的各種虛擬的儀器和器件進行連接、仿真和測量，或進行各種現(xiàn)場演示。
（2）評價方法的設計。
合適的教學方法可使教學效果事半功倍。除了剛開始強調(diào)本門課的重要性以及告訴學生學習方法之外，教師要充分發(fā)揮智慧，運用各種教學方法隨時調(diào)動學生的學習積極性并學有所成。在六年的《汽車電工電子基礎》教學過程中我用到的行之有效的方法主要有以下幾種：
（一）案例情景教學法
每講一個新的知識點之前，不急于把核心內(nèi)容一股腦兒拋給學生，先舉案例，比如在講《電磁現(xiàn)象及其應用》章節(jié)之前，給學生做個繼電器（常開和常閉）實驗，給線圈通電，另一條路通過燈泡演示其通斷情況。在學生驚奇的叫聲中提問：“繼電器在汽車電路中起什么作用？”對學生的回答進行點評并告訴學生繼電器在汽車電路中是隨處可見的，比如點火繼電器、起動機繼電器、風扇繼電器等等，他們的作用都是一樣的，就是以小電流控制大電流，保護開關觸點。有了這個案例，在跟學生講授有關電磁現(xiàn)象的知識，學生就不會覺得很突然，而且學習積極性也大大提高了。
（二）項目教學法
項目教學法是一種以學生自主探索為基礎，采用科學研究及實踐方法，促進學生主動接受知識的教學方式。教師應將需要解決的問題或任務以項目的形式布置給學生，以小組協(xié)作方式，在教師指導下由學生自己按照工作的完整程序，共同制定計劃，團體協(xié)作完成整個項目，使學生理解和把握專業(yè)知識和相關技能，培養(yǎng)分析和解決問題的能力，以及團體協(xié)作精神。《汽車電工電子基礎》有很多章節(jié)可以利用項目教學法，比如在講電動機與發(fā)電機這一章節(jié)，將學生分成5組，每組8個學生，每組分配一臺汽車起動機與發(fā)電機，課時安排是三次課，六課時，讓學生完成幾個問題：1.通過調(diào)研、查資料，說出電動機與發(fā)電機在汽車上的應用有哪些（1課時）？2.通過自學、拆卸起動機與發(fā)電機、查資料，弄清楚起動機與發(fā)電機各部分名稱及工作原理（3課時）。3.分析電動車窗、雨刮、鼓風機、門鎖電路的工作原理（2課時）。組織每組學生通過合作、分工完成任務，每組派一個代表敘述任務完成情況、同組其他成員可以補充，根據(jù)每組完成的情況給予點評、評分，指出任務完成情況及不足，對于回答錯誤的給予糾正。最后總結并指出本章重要知識點。在學生完成任務的過程中，學生是主角，教師是配角，是向導和顧問，引導學生如何在實踐中發(fā)現(xiàn)新知識、掌握新內(nèi)容。實踐證明，項目教學法能最大限度調(diào)動學生的學習積極性，提高了學生的理論水平和實操技能，增強了學生的自信心和成就感，培養(yǎng)了學生合作、解決實際問題的能力，達到了人才培養(yǎng)的目標。項目完成后，95%以上的學生都覺得任務很有挑戰(zhàn)性，完成后很有成就感。
（三）課堂互動
課堂互動是調(diào)動學生學習積極性另一個很重要的方法，如果是傳統(tǒng)的“滿堂灌”，學生很容易走神，特別是跟不上的同學，很可能就趴著睡覺或玩手機。所以隨時調(diào)動學生的學習積極性很重要，教師除了對重點、難點知識點要講清、講慢之外，可通過個別提問、小組討論、做習題、小測等形式考查學生的學習情況，對于表現(xiàn)好的同學給予加分獎勵并記入平時分，最大限度調(diào)動學生學習熱情。對于表現(xiàn)差的學生課后應及時談話，如果是知識點沒掌握，應單獨輔導，如果是情緒不對，應給予足夠的關心及幫助，確保每個同學都能掌握最基礎的知識。
（四）實踐教學
合理的安排實踐教學環(huán)節(jié)能夠鞏固學生對所學知識點的理解、增強他們的信心。《汽車電工電子基礎》實驗安排共20課時，除了一些認識和驗證性實驗之外，我還安排了一些創(chuàng)新性實驗，如讓學生利用二極管的單向導電性自己設計一個整流器并進行焊接實驗、利用門電路設計一個簡單的搶答器并說明其工作原理等，可提高學生的動手能力和解決實際問題的能力。
二、成績考核與評價
成績考核與評價是檢驗學生學習成果的一個重要環(huán)節(jié)。成績考核與評價辦法在一定程度上決定了學生對該部分的重視程度。比如實驗分數(shù)如果比例很低，那么學生對實驗可能就不夠重視；同理，平時紀律分如果不強調(diào)，可能會使學生養(yǎng)成拖拉的習慣等等。因此期末成績構成要合理，既要達到大綱人才培養(yǎng)要求，也要有一定的靈活性。我們學院《汽車電工電子基礎》總共80學時，其中理論課60學時，實踐課20學時。期末成績構成是平時考核占50%，期末考核占50%，平時分包括平時作業(yè)及表現(xiàn)25%，實驗實訓15%，考勤10%（曠課超過總課時三分之一不能參加期末考試及補考）。加大考勤分的比例是為了讓學生養(yǎng)成不遲到、不早退、不隨意曠課的良好學風，有了學風的保證學生學習才有保障。
三、結論
Keywords:automotiveelectronics,reconfigurablecomputing,reconfigurable-logicdevice,dynamicreconfigurabletechnology.
1引言
汽車歷經(jīng)百余年的發(fā)展，其機械結構已經(jīng)達到了近乎完美的程度，業(yè)界對汽車機械性能的改善已經(jīng)很難再有更大的提升空間。為了提高汽車的可靠性、功能性和舒適性，電子技術在汽車上被廣泛應用。電子技術與機械結構的結合，被認為是當前汽車技術發(fā)展過程中的一次“革命”。
汽車電子技術是汽車設計中的核心技術。汽車電子化的程度是衡量一個國家汽車工業(yè)發(fā)展水平的重要標志。汽車的設計者利用汽車電子技術開發(fā)新的車型，把它作為改善和提高汽車整體水平所采用的最重要的技術方案；汽車制造商則通過加快汽車電子化的進程，把增加汽車電子裝置的數(shù)量等措施作為汽車的新賣點和奪取未來汽車市場的最重要手段。目前在國際上的中、高檔轎車的設計中，汽車電子產(chǎn)品平均已經(jīng)占到了汽車制造成本的27。這個數(shù)字還在不斷創(chuàng)造新高。據(jù)英飛凌（Infineon）公司預測，到2010年用于轎車上的汽車電子裝置的支出平均將占到整車制造成本的50。而在我國，每輛汽車的平均汽車電子設備應用比例要比國際水平低5.5倍[1>。汽車電子技術的發(fā)展與應用是目前我國汽車產(chǎn)業(yè)進步所面臨的一大契機和挑戰(zhàn)。
可重構計算技術成形于上個世紀九十年代中期[2>。如圖1所示，其主要思想是利用可重構邏輯器件（如FPGA）的可重構特性，通過不同的器件配置文件來改變器件實現(xiàn)的功能，從而能夠以硬件的性能靈活實現(xiàn)多種應用。可重構計算技術避免了微處理器計算模式因為取指、譯碼等步驟導致的性能損失，同時也消除了專用集成電路（ASIC）計算模式因為前期設計制造的復雜過程帶來的高代價和不可重用等缺陷。可重構計算技術目前已經(jīng)應用在了很多領域，如目標匹配、大數(shù)值運算等等，都取得了非常好的效果。
圖1：微處理器、可重構計算、專用集成電路等三種計算模式的比較
汽車電子產(chǎn)品有著很多特殊的需求，而可重構計算作為一項新興的技術，具有的高性能、高靈活性、低開發(fā)周期、低成本等特征非常適合于汽車電子領域的應用。
2汽車電子領域的需求分析
從1950年美國通用公司開創(chuàng)了將半導體技術應用于汽車制造領域的先河—將晶體管收音機安裝在汽車上開始，汽車電子產(chǎn)業(yè)歷經(jīng)50多年的發(fā)展，目前已經(jīng)形成了功能多樣化、技術一體化、系統(tǒng)集成化、通信網(wǎng)絡化、技術標準化等技術特征。當前，汽車電子技術已經(jīng)進入了優(yōu)化人-汽車-環(huán)境的整體關系的研究階段。汽車在滿足安全、節(jié)能、環(huán)保的同時，將進一步滿足人們生活的需要，向舒適、便利、高效、數(shù)字化、信息化和智能化方向發(fā)展。
汽車電子技術主要有兩個大的應用領域：一個是汽車電子控制系統(tǒng)，另一個是車載汽車電子裝置[3>。其中，汽車電子控制系統(tǒng)是機械和電子相結合的汽車電子產(chǎn)品，它的工作狀況會直接影響到汽車的性能。而車載汽車電子裝置則是可以在汽車環(huán)境下獨立使用的電子裝置，它的性能好壞并不影響汽車的性能。相比之下，汽車電子控制系統(tǒng)的設計與開發(fā)涉及到了機械和電子兩個學科領域，這兩部分的研發(fā)要協(xié)同進行，所以整個過程比較復雜。車載電子裝置是IT行業(yè)中的應用在汽車領域的擴展，種類較多，例如遙控中央門鎖、車載電話、后座娛樂系統(tǒng)、GPS導航系統(tǒng)、車載計算機等等。這些產(chǎn)品因和整車的性能無關，可以獨立地進行開發(fā)，所以和汽車電子控制系統(tǒng)相比，在開發(fā)的環(huán)節(jié)上比較簡單。
汽車電子領域對電子技術發(fā)展的主要需求有如下幾個方面：
·性能高。目前在汽車電子產(chǎn)品中對性能要求最高的部分是車內(nèi)的信息娛樂系統(tǒng)。一個信息娛樂系統(tǒng)可能包括多通道音頻系統(tǒng)、DVD播放器、GPS導航系統(tǒng)以及免提移動電話等等。這些子系統(tǒng)中涉及到的功能（如視頻處理等操作）需要強大的信號處理能力，對性能要求極高。另外，隨著汽車主動安全理念的深入人心，新的汽車安全系統(tǒng)開始采用圖像、視頻和雷達處理，同時引擎和剎車控制系統(tǒng)也將采用更復雜的計算控制策略，計算量龐大的實時運算將在應付突發(fā)事件的時候發(fā)揮重要作用。這也給相關的汽車電子產(chǎn)品的處理能力提出了挑戰(zhàn)。
·靈活性強。汽車的設計者和制造商都面臨的一個嚴峻問題是必須保證汽車電子設備的壽命與汽車的壽命相匹配。汽車電子設備的生命周期很短，不斷出現(xiàn)的新興的汽車標準以及標準本身的不斷變化進一步導致選擇標準時必須考慮到其壽命、靈活性以及被接受的廣泛程度。為了保證汽車電子產(chǎn)品能夠緊跟汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，就要求汽車電子產(chǎn)品具有相當?shù)撵`活性使其能夠根據(jù)需求做適時的改動。在當前各種新的技術標準層出不窮，而業(yè)界又缺乏占據(jù)有絕對優(yōu)勢的標準的時候，對汽車電子技術的這一需求顯得尤其重要。
·可靠性高。汽車作為一類特殊的產(chǎn)品，經(jīng)常會工作在惡劣的環(huán)境下，這對應用在其中的電子產(chǎn)品的可靠性提出了嚴格要求。電子產(chǎn)品的精密性使它成為影響整車可靠性、安全性的重要因素。特別是在汽車電子控制系統(tǒng)中，高溫的工作環(huán)境往往會給電子產(chǎn)品帶來損傷，這極大地增加了整車的危險性。這就要求電子產(chǎn)品能夠抵御住惡劣工作環(huán)境的干擾，同時具有適當?shù)娜蒎e能力，能夠在受到部分損傷的時候將其造成的影響降到最低。
·開發(fā)時間短。盡量縮短新車型新產(chǎn)品的研發(fā)時間是汽車設計者和制造商追求的目標之一。圖2顯示出在汽車電子產(chǎn)品方面的新技術研發(fā)周期是非常短的。這就要求汽車電子技術的研發(fā)需要有方便快捷的開發(fā)平臺，并且在技術研發(fā)上有延續(xù)性和可復用性，盡量縮短開發(fā)時間。特別是在車載汽車電子裝置的研發(fā)中，因為它們與汽車本身的性能無關，所以更可以不受到整車其它部分研發(fā)進展的約束，需要在盡量短的時間內(nèi)開發(fā)出適合需要的產(chǎn)品。
·成本低。汽車產(chǎn)業(yè)對價格的影響十分敏感。價格是決定汽車產(chǎn)品競爭力的重要因素之一。選用合適的技術、材料和器件對汽車工業(yè)的發(fā)展起著舉足輕重的作用。隨著汽車電子產(chǎn)品在整車成本中所占份額的增加，盡量降低這部分電子產(chǎn)品的成本是一個極為關鍵的問題。
圖2：汽車領域項目創(chuàng)新周期和開發(fā)時間示意圖[4>
以上我們討論了在汽車電子領域對電子產(chǎn)品技術的一些基本需求。除此之外汽車電子產(chǎn)品還需要盡量降低能耗以及減少占據(jù)的空間等。
3可重構計算技術在汽車電子領域的應用前景
在當前的汽車電子產(chǎn)品中，大量使用了微處理器和專用集成電路實現(xiàn)關鍵功能。可重構計算技術的出現(xiàn)為汽車電子產(chǎn)品提供了另一個高效靈活的選擇。
可重構計算技術的發(fā)展主要依賴于可重構邏輯器件技術和動態(tài)重構技術的發(fā)展。隨著半導體技術的進步，目前商用的可重構邏輯器件在單片上已經(jīng)可以集成數(shù)以百萬計的基本邏輯門單元和其它各種復雜的計算邏輯，甚至有的高端器件上已經(jīng)集成了多個微處理器核進一步加強器件的計算能力[5>。這為原來只是用于實現(xiàn)簡單的膠合邏輯和原形系統(tǒng)設計的可重構邏輯器件能夠逐步占領計算系統(tǒng)的核心地位提供了基本支持。動態(tài)重構是當前可重構計算技術的研究熱點之一，它是指在不影響當前系統(tǒng)正常運行的前提下，將可重構邏輯器件上的部分資源配置為新的功能，從而提高資源利用率和增加系統(tǒng)性能。動態(tài)重構是可重構技術的發(fā)展方向，目前主要集中在如何減少器件重構開銷、優(yōu)化資源調(diào)度等方面的研究上。
與傳統(tǒng)的采用微處理器和專用集成電路的汽車電子產(chǎn)品相比較，利用可重構計算技術的汽車電子產(chǎn)品具有以下優(yōu)點：
·可重構計算技術能夠高效實現(xiàn)特定功能。可重構邏輯器件上都是硬連線邏輯，它是通過改變器件的配置來改變功能的。器件的配置信息一旦被加載，整個系統(tǒng)就可以以硬件的性能大大加快功能的實現(xiàn)。汽車電子產(chǎn)品中那些計算量龐大的功能，典型的例子如視頻處理，其核心算法是定點數(shù)據(jù)上的算術密集型信號處理操作。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，這些操作是適合在可重構邏輯器件上高效實現(xiàn)的。將可重構邏輯器件用于加速核心算法的執(zhí)行，再補充另外的微處理器與之耦合用于執(zhí)行輔助功能，如輸入、輸出等操作，是很好的可重構計算系統(tǒng)的構建方式。目前已經(jīng)有多個利用可重構計算技術的高效的視頻處理系統(tǒng)，并已經(jīng)在汽車電子領域廣泛使用[6>。
·可重構計算技術能夠通過動態(tài)改變器件配置來靈活滿足多種功能需求。動態(tài)可重構特性使得同一可重構邏輯器件能夠滿足不同的設計需求，這一點是傳統(tǒng)的專用集成電路計算模式不能夠達到的。汽車電子產(chǎn)品不同于一般的電子產(chǎn)品，它受到了很多因素的束縛。例如車型的限制，采用相同基本設計的同一款汽車會有經(jīng)濟型、標準型和豪華型等不同型號。這就要求針對不同的型號都要有相應的電子產(chǎn)品支持。為每個型號的汽車都分別設計專門的計算核心單元和電路的代價是高昂的，可重構計算技術就可以消除這個障礙。汽車設計者可以僅開發(fā)出一款運用了可重構邏輯器件的原型系統(tǒng)，然后根據(jù)不同的車型要求靈活地將可重構邏輯器件配置為相應的功能。另外，由于在業(yè)界缺少占有絕對優(yōu)勢的標準，采用何種技術標準也是設計者必須解決的難題。例如，當前車上總線就有LIN、CAN、MOST等多種標準共存，不同標準的技術參數(shù)都有很大差異，為了使這些總線標準間不發(fā)生沖突，就可以考慮利用可重構邏輯器件作為各標準間的橋接邏輯。
·可重構計算技術適合惡劣工作環(huán)境下的應用。當前的可重構計算技術已經(jīng)經(jīng)受住了很多極端工作環(huán)境的考驗，例如NASA的“勇氣”號和“機遇”號火星車上就使用了大量可重構邏輯器件。在汽車應用領域，溫度會給汽車電子產(chǎn)品帶來最大的損傷。業(yè)界最高的節(jié)點溫度是150攝氏度，而用于惡劣環(huán)境下的可重構邏輯器件的特殊封裝足夠保證系統(tǒng)在此情況下的正常運行。利用可重構邏輯器件的另一個優(yōu)勢是不需要微處理器必需的散熱系統(tǒng)，大大減少了電子產(chǎn)品占據(jù)的空間。另外可重構邏輯器件具有的大量的冗余可重構邏輯資源，使得當器件的某些區(qū)域被破壞的時候，系統(tǒng)可以使用動態(tài)重構技術自動避開這些區(qū)域同時利用周邊的其它邏輯資源組合替代該區(qū)域被破壞的功能。
·可重構計算技術具有強大的技術支持來加速產(chǎn)品開發(fā)。不同于專用集成電路的設計，可重構計算技術不需要大量的NRE（Non-RecurringEngineering）工作。器件廠商會配合不同的可重構邏輯器件提供相應的開發(fā)工具和流程，同時還會提供大量參考設計和IP核以減少設計者的重復勞動并提高設計的可靠性。還有很多技術已經(jīng)成熟的仿真工具和驗證工具可以在設計的各個階段用于保證設計的正確性，減少了出錯返工導致的時間浪費。
·可重構計算技術的使用能夠大大降低系統(tǒng)成本。系統(tǒng)成本的降低主要體現(xiàn)在兩個部分：一個是在設計過程中，另一個是在運行過程中。目前的車用可重構邏輯器件的單價最低已經(jīng)降至1.5美元，而且利用它實現(xiàn)應用的開發(fā)成本又遠遠低于專用集成電路。可重構邏輯器件的靈活性使得它不必像專用集成電路一樣，一個細微的修改就會導致整個電路的重新設計與制作。同時，在系統(tǒng)運行的時候經(jīng)過分析可以確定有的功能不會同時被使用，那么設計者就可以考慮利用動態(tài)重構技術在不同的需求時段里分別實現(xiàn)這兩個功能，做到“一片多用”，節(jié)省了資源、空間和成本。
從上面的討論可以看出，將可重構計算技術應用于汽車電子領域有著很大的優(yōu)勢，是切實可行的技術方案。當前，業(yè)界也已經(jīng)注意到了可重構計算技術的應用前景。
4可重構計算技術在汽車電子領域面臨的問題
雖然可重構計算技術當前已經(jīng)在多個領域取得了長足進展，但是在汽車電子領域具體應用的時候，還會面臨很多問題。下面列舉幾個最典型的問題：
·可重構邏輯器件的選型。目前生產(chǎn)商用可重構邏輯器件的幾大廠商：Xilinx，Actel，Altera和Lattice等都已經(jīng)開始關注汽車電子領域并陸續(xù)有產(chǎn)品推出。這些產(chǎn)品的硬件結構、處理能力和市場價格等都各不相同。如何針對應用進行合適的器件選型是一個非常重要的問題。當前的可重構邏輯器件基本都是基于SRAM、Flash或者反熔絲技術。這三種技術各有千秋，其中主流的基于SRAM的器件目前已經(jīng)具有非常強大的處理能力；基于Flash的器件較少但是性價比較高；基于反熔絲技術的器件不具有多次重構的能力但是可靠性較好。所以針對不同的應用場合進行器件選型需要在對應用和器件信息都非常熟悉的基礎上進行。
·可重構邏輯器件上應用的實現(xiàn)。雖然目前已經(jīng)有多種方法簡化了利用可重構計算技術實現(xiàn)應用的開發(fā)過程。但是用硬件描述語言或者硬件原理圖來設計由可重構邏輯器件執(zhí)行的應用程序對于大部分應用開發(fā)者來說還是陌生和困難的。為了排除軟件設計者在軟件算法的硬件化實現(xiàn)中碰到的困難，已經(jīng)有多種類高級語言的硬件描述語言被開發(fā)出來，但是這些技術還并不成熟。由EDA軟件廠商推出的各種硬件應用設計軟件，也還存在著一些局限和缺陷，而且不能夠完全發(fā)揮出可重構計算技術的威力。這就要求汽車電子產(chǎn)品的設計者務必掌握利用可重構計算技術的設計思想并將其滲透到產(chǎn)品的設計中去。
·可重構邏輯器件的可靠性保證。不同于傳統(tǒng)的微處理器和專用集成電路計算模式，可重構邏輯器件是通過改變器件配置來改變功能的。特別是基于SRAM的器件，是由存儲在器件上的配置信息來控制器件中各邏輯單元間的硬連線的。因此通過配置端口輸入其它的配置信息就可能改變甚至損壞器件的功能，而在以前則不會出現(xiàn)類似情況。為了防范這些問題，就需要在關鍵電子設備上采用基于反熔絲技術的只能一次重構的可重構邏輯器件或者使用對配置信息加密等方法。
·動態(tài)重構技術的研發(fā)與使用。雖然動態(tài)重構技術在理論上已經(jīng)有了很大發(fā)展，并且有很多原型系統(tǒng)已經(jīng)被開發(fā)。但是由于技術條件限制，目前缺乏具有普適性的研發(fā)方法，真正使用在產(chǎn)品上的技術也還有一些不足。這需要業(yè)界和學術界協(xié)作，針對汽車電子領域的關鍵應用進行攻關，盡量多地將當前已經(jīng)成熟的動態(tài)重構技術應用在汽車電子產(chǎn)品上，帶來高效率、高資源利用率等優(yōu)勢。同時開展對動態(tài)重構技術的方法學的研究，為將動態(tài)重構技術更廣泛地應用在電子產(chǎn)品領域提供技術保障。
