本文深入探討Green Hills可靠的RTOS與意法半導(dǎo)體尖端MCU之間運(yùn)用資源和協(xié)同運(yùn)作，為何是開(kāi)發(fā)者的最佳選擇。
Green Hills Software為意法半導(dǎo)體的授權(quán)合作夥伴，開(kāi)發(fā)出一套整合硬體與軟體的解決方案，為嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)者提供顯著的優(yōu)勢(shì)。此一創(chuàng)新平臺(tái)結(jié)合了Green Hills Software μ-velOSity即時(shí)作業(yè)系統(tǒng)（RTOS）之高效能優(yōu)勢(shì)，以及意法半導(dǎo)體Stellar SR6車(chē)用微控制器（MCU）的先進(jìn)功能及其微控制器抽象層軟體。
可靠的RTOS與尖端MCU之間的協(xié)同運(yùn)作對(duì)現(xiàn)代嵌入式解決方案至關(guān)重要。本文將深入探討為何這種組合是開(kāi)發(fā)者的最佳選擇。
RTOS供應(yīng)商與SoC製造商合作的價(jià)值
為確保無(wú)縫整合和最佳化效能，RTOS供應(yīng)商與SoC製造商之間的緊密合作非常重要。
系統(tǒng)單晶片（SoC）製造商為汽車(chē)和工業(yè)自動(dòng)化等領(lǐng)域提供客製化的解決方案。他們的微控制器（MCU）往往具有超越許多即時(shí)作業(yè)系統(tǒng)（RTOS）能力的先進(jìn)功能，但卻可能帶來(lái)設(shè)定的挑戰(zhàn)和相容性的問(wèn)題。意法半導(dǎo)體與Green Hills自2013年開(kāi)始在RTOS與多個(gè)MCU系列整合上展開(kāi)合作，兩家公司決定結(jié)合各自技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，大幅提升平臺(tái)的效能。這項(xiàng)合作使μ-velOSity能夠取得Stellar SR6 MCU最新硬體版本和文件的即時(shí)更新。
這種合作為客戶創(chuàng)造了附加價(jià)值，並加速功能創(chuàng)新和穩(wěn)定性。透過(guò)無(wú)縫整合意法半導(dǎo)體和Green Hills的資源，確保平臺(tái)軟硬體開(kāi)發(fā)的協(xié)調(diào)一致，進(jìn)而提升客戶滿意度。
開(kāi)發(fā)者可以利用Stellar架構(gòu)簡(jiǎn)化的左移測(cè)試，立即取得完全調(diào)校的生產(chǎn)級(jí)RTOS。MULTI整合開(kāi)發(fā)環(huán)境（IDE）與Stellar Studio完全整合的開(kāi)發(fā)工具，加速應(yīng)用開(kāi)發(fā)，同時(shí)簡(jiǎn)化除錯(cuò)過(guò)程。
平臺(tái)的基礎(chǔ)：Stellar SR6 MCU
這個(gè)整合解決方案的核心是功能強(qiáng)大且安全的Stellar SR6 MCU，專(zhuān)為現(xiàn)代軟體定義汽車(chē)的嚴(yán)格要求而設(shè)計(jì)。
軟體定義汽車(chē)的興起，創(chuàng)造了對(duì)於更高效能、更高安全性和更嚴(yán)格安全標(biāo)準(zhǔn)的需求。意法半導(dǎo)體為軟體定義汽車(chē)設(shè)計(jì)了一個(gè)MCU系列，Stellar MCU系列的運(yùn)算能力相較上一代提升10倍。它包含專(zhuān)注於最高等級(jí)之安全性和保障功能。
Arm Cortex-R52+核心是可擴(kuò)充和未來(lái)架構(gòu)的基礎(chǔ)，期提升了運(yùn)算能力。而另有可擴(kuò)充的記憶體和無(wú)線更新（OTA）功能、超即時(shí)資料路由加速器，以及確保無(wú)干擾的內(nèi)建硬體虛擬化。意法半導(dǎo)體對(duì)車(chē)用微控制器的整合設(shè)計(jì)、測(cè)試和製造確保了架構(gòu)最佳化，並成就了同類(lèi)最佳的功耗表現(xiàn)。
完美搭配：μ-velOSity RTOS
到底是什麼原因使μ-velOSity成為Stellar SR6 MCU的完美搭配？μ-velOSity即時(shí)作業(yè)系統(tǒng)具有獨(dú)特的架構(gòu)，其應(yīng)用程式、中介軟體和驅(qū)動(dòng)程式在核心之外執(zhí)行。透過(guò)這種配置，μ-velOSity可以利用意法半導(dǎo)體Stellar SR6 MCU的記憶體保護(hù)單元提供記憶體保護(hù)。透過(guò)確保記憶體空間的隔離，為安全可靠的應(yīng)用程式奠定了基礎(chǔ)。經(jīng)過(guò)適當(dāng)配置後，每個(gè)元件都不會(huì)受到其他元件故障的影響（干擾隔離）。
Green Hills和意法半導(dǎo)體透過(guò)提供多種不同配置，提供出色的開(kāi)箱即用體驗(yàn)：包括速度、尺寸和除錯(cuò)方面的最佳化，以及使用意法半導(dǎo)體MCAL軟體的預(yù)認(rèn)證樣本BSP（符合ISO 26262 ASIL D標(biāo)準(zhǔn)）。μ-velOSity由大約2000行C程式碼和100條組合語(yǔ)言指令所組成。軟體的高可維護(hù)性和穩(wěn)定性幫助客戶充分利用SR6的長(zhǎng)期可用性。
μ-velOSity作業(yè)系統(tǒng)配備具有優(yōu)先順序的搶占式排程器，使客戶能夠更輕鬆地享有Stellar SR6的效能，同時(shí)不減少安全性。例如，排程器可以防止優(yōu)先順序反轉(zhuǎn)，並確保最關(guān)鍵的任務(wù)能夠被優(yōu)先執(zhí)行。
安全BSP — 連接硬體與軟體的橋樑
μ-velOSity板級(jí)支援套件（BSP）作為應(yīng)用軟體和實(shí)體硬體之間的橋樑，充當(dāng)抽象化硬體細(xì)節(jié)的階層。對(duì)於安全關(guān)鍵系統(tǒng)，此BSP經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)，符合安全法規(guī)（如ISO 26262 ASIL D），包括防止故障的措施，類(lèi)似於即時(shí)作業(yè)系統(tǒng)（RTOS）的需求。
BSP通常為特定硬體和特定使用情境而設(shè)計(jì)，有別於RTOS，它無(wú)法在特定使用情境之外進(jìn)行認(rèn)證。這意味著B(niǎo)SP會(huì)隨附特定使用情境的證書(shū)和安全手冊(cè)。BSP必須解決故障控制問(wèn)題，其驅(qū)動(dòng)程式需要採(cǎi)取適當(dāng)行動(dòng)來(lái)緩解系統(tǒng)性和隨機(jī)的硬體和軟體錯(cuò)誤。為了降低風(fēng)險(xiǎn)，BSP還應(yīng)充分利用硬體功能，如Stellar SR6提供的功能。
Stellar SR6主要的創(chuàng)新領(lǐng)域圍繞在功能安全，並以四個(gè)主要主軸為基礎(chǔ)：
● 首先，MCU的ASIL D架構(gòu)，包括Cortex-R52+ CPU核心、互連和記憶體，經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)以高標(biāo)準(zhǔn)滿足ASIL D嚴(yán)格功能安全要求。
● 第二個(gè)安全主軸是硬體虛擬化支援，使虛擬機(jī)器（VM）可以指派故障反應(yīng)和復(fù)原，以及可根據(jù)故障類(lèi)型分配的專(zhuān)用安全腳位。
● Stellar SR6 MCU安全創(chuàng)新的第三個(gè)主軸是複製通訊周邊設(shè)備，使軟體能夠執(zhí)行ASIL D等級(jí)的指令。
● 最後，確保最高等級(jí)的時(shí)間精確度是系統(tǒng)核心原則。這是透過(guò)執(zhí)行ASIL D系統(tǒng)時(shí)間基準(zhǔn)來(lái)達(dá)成的。這種高度可靠的計(jì)時(shí)機(jī)制能主動(dòng)偵測(cè)並糾正任何計(jì)時(shí)偏差，以維持安全的規(guī)定。
協(xié)同運(yùn)作在實(shí)際應(yīng)用中的表現(xiàn)
意法半導(dǎo)體、Green Hills和Cetitec聯(lián)手展現(xiàn)在實(shí)際軟體定義汽車(chē)中結(jié)合技術(shù)的能力，包括兩個(gè)軟體元件：Cetitec閘道器和VConverter。
汽車(chē)產(chǎn)業(yè)目前正經(jīng)歷朝向車(chē)載軟體定義網(wǎng)路（SDN）的典範(fàn)轉(zhuǎn)移。這一轉(zhuǎn)變旨在建立高速、確定性和穩(wěn)定的通訊骨幹。這種骨幹對(duì)支援日益增加的車(chē)輛功能至關(guān)重要，同時(shí)維持低延遲、無(wú)需大幅改變現(xiàn)有網(wǎng)路基礎(chǔ)建設(shè)。在達(dá)到這一目標(biāo)之前，需要彌合汽車(chē)特定協(xié)定（如CAN、LIN、FlexRay和I/O操作）與針對(duì)服務(wù)之世界之間的鴻溝，其中大部分通訊都是透過(guò)乙太網(wǎng)路技術(shù)來(lái)進(jìn)行。
Cetitec閘道器具有高度配置性、功能豐富，並支援所有標(biāo)準(zhǔn)汽車(chē)的網(wǎng)路協(xié)定。經(jīng)過(guò)多年的開(kāi)發(fā)和維護(hù)，Cetitec閘道器已在實(shí)際應(yīng)用中經(jīng)過(guò)測(cè)試，可以輕鬆完成任務(wù)。其支援後期建置配置，能透過(guò)執(zhí)行時(shí)更改的二進(jìn)位檔案修改配置。除了標(biāo)準(zhǔn)汽車(chē)協(xié)定外，它還支援所謂的應(yīng)用匯流排，可輕鬆相容於具體應(yīng)用。
在這個(gè)案例中，它被調(diào)整為另一個(gè)Cetitec元件VConverter。VConverter是一個(gè)將汽車(chē)特定通訊協(xié)定與Green Hills應(yīng)用生態(tài)系統(tǒng)連接的元件。
| 圖二 : Stellar DME路由軟體堆疊的架構(gòu)圖 |
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在執(zhí)行μ-velOSity的ARM Cortex-R52核心上，系統(tǒng)可以有效管理汽車(chē)通訊協(xié)定與Green Hills應(yīng)用之間的連接，決定處理應(yīng)該在內(nèi)部進(jìn)行還是對(duì)外公開(kāi)。
VConverter執(zhí)行的兩個(gè)功能，包括：
● 第一個(gè)功能將選定的屬性公開(kāi)，為另一個(gè)核心或網(wǎng)路上完全不同節(jié)點(diǎn)的客戶端。在這種情況下，協(xié)定獨(dú)立於實(shí)際傳輸層。
● 第二個(gè)功能則透過(guò)簡(jiǎn)單的配置，使一個(gè)核心能夠與另一個(gè)核心交換資訊。執(zhí)行Cetitec閘道器的資料管理引擎（DME）核心將向執(zhí)行Green Hills μ-velOSity的核心提供資訊。在這裡，VConverter將向外部客戶端公開(kāi)所需資訊。Cetitec閘道器將在DME核心（SR6的Cortex-M4）上執(zhí)行，執(zhí)行功能並卸載主核心（Cortex-R52）上執(zhí)行的Green Hills μ-velOSity。
DME核心可用於特定功能或路由應(yīng)用，為應(yīng)用開(kāi)發(fā)卸載主核心。VConverter可進(jìn)行核心之間的通訊。該元件運(yùn)作於執(zhí)行μ-velOSity的R52核心和DME核心，使CEITEC閘道器能夠與運(yùn)行在μ-velOSity的應(yīng)用程式進(jìn)行有效通訊。它抽象化了DME的功能，因此在μ-velOSity內(nèi)執(zhí)行的應(yīng)用程式不會(huì)察覺(jué)它們正在與DME交換資訊。
這個(gè)解決方案利用Stellar SR6的多核心架構(gòu)和μ-velOSity的效能，以及Cetitec的網(wǎng)路解決方案，完成高度可配置和高效網(wǎng)路之軟體定義汽車(chē)的成功轉(zhuǎn)型。
