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汽车电子与软件架构

作者：魏学哲

出版社：机械工业出版社

出版时间：2023-06-01

ISBN：9787111727781

定价：¥69.90

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内容简介

　　汽车电动化、智能化和网联化促进了汽车电子技术变革。本书从汽车电子的学科特点和技术基础出发，介绍了汽车电子硬件、通信和软件架构的发展过程和动因，总结了各个阶段的技术特征，并阐述了硬件技术发展的进程；介绍了汽车通信技术的发展过程，重点介绍了CAN、CAN FD、CAN XL、FlexRay、MOST等传统车载网络技术，以及车载以太网技术及其关键协议；详述了汽车电子基础软件AUTOSAR CP和AUTOSAR AP相关技术及其应用方向；论述了面向服务的软件架构（SOA）的基本概念、发展过程、结构模型等，并对SOA的实现基础、设计流程和市场实践进行了简介；分析了汽车电子V模式开发、敏捷开发的理念和技术特点，重点介绍了OTA升级技术的基本概念、发展过程以及对智能汽车的重要意义。本书可作为汽车电子与软件的专业课教材，也可作为汽车电子与软件系统开发相关领域工程技术人员、科研人员、研究生的参考用书。

作者简介

　　魏学哲，同济大学电信学院自动化专业本科、硕士，同济大学汽车学院车辆工程博士，目前任同济大学汽车学院教授，中国电池工业协会氢能燃料电池分会秘书长。自2000年开始研究燃料电池汽车电源系统研究，作为项目负责人和主要研究人员主持和参与国家科技支撑计划、973计划、“863”课题十余项。作为负责人主持自然科学基金委重点项目一项，面上项目两项，累计指导20多名专业学位博士生，50多名专业学位硕士生，出版著作2部，发表SCI/EI论文100余篇，其中高被引论文10篇，燃料电池轿车动力系统集成与控制技术”获2007年上海市科技进步一等奖，”燃料电池轿车动力平台关键技术” 获2008年国家科技进步二等奖，“汽车多源动力总成集成控制关键技术与应用”获2013年上海市科技进步一等奖，“长寿命商用车燃料电池系统关键技术及产业化”获2020年中国汽车工业科学技术进步奖。

序
前言
第1章　汽车电子与软件架构
1.1　汽车电子与软件架构发展背景 001
1.2　汽车电子与软件架构概述 003
1.3　汽车电子拓扑架构的演进过程 005
1.3.1　基于CAN总线的分布式控制架构 005
1.3.2　分布到集中的动力系统及基于域控制器的架构 006
1.3.3　拓扑架构集中的趋势及其演变 009
1.3.4　集成式与分布式的对比 011
1.3.5　汽车电子拓扑架构演进路线 012
1.4　汽车电子硬件架构及实例 013
1.4.1　芯片级架构 014
1.4.2　控制器级架构 018
1.5　本章小结 021
思考题 021
第2章　车载通信网络
2.1　车载通信网络概述 022
2.1.1　通信网络的基本概念 022
2.1.2　车载通信网络概述 032
2.2　传统车载网络及其发展 034
2.2.1　CAN总线 034
2.2.2　MOST总线 036
2.2.3　LIN总线 036
2.2.4　FlexRay总线 036
2.2.5　CAN FD总线 037
2.2.6　CAN XL总线 041
2.3　车载以太网 042
2.3.1　车载以太网简介 044
2.3.2　以太网物理层基本概念 051
2.3.3　车载以太网物理层规范 054
2.3.4　车载以太网数据链路层 058
2.3.5　车载以太网TCP/IP协议栈 060
2.4　面向服务的协议SOME/IP 065
2.4.1　SOME/IP消息头格式 066
2.4.2　SOME/IP通信模式 067
2.4.3　服务发现协议SOME/IP- SD 069
2.5　基于以太网的实时通信AVB/TSN 070
2.5.1　以太网实时性需求与AVB/TSN 070
2.5.2　时钟同步 072
2.5.3　调度和流量整形 076
2.5.4　通信路径选择和容错 081
2.6　本章小结 082
思考题 082
第3章　软件架构与基础软件
3.1　汽车软件开发中面临的挑战及其解决思路 083
3.2　分布式实时控制系统架构 087
3.2.1　OSEK OS简介 087
3.2.2　OSEK COM简介 093
3.2.3　OSEK NM简介 096
3.3　面向实时控制的统一架构及AUTOSAR CP 097
3.3.1　AUTOSAR CP介绍 097
3.3.2　AUTOSAR CP的基本分层架构 098
3.3.3　AUTOSAR CP的软件组件 099
3.3.4　AUTOSAR CP应用接口 102
3.3.5　AUTOSAR VFB 103
3.3.6　运行时环境 107
3.3.7　基础软件层 110
3.3.8　AUTOSAR CP方法论 126
3.3.9　AUTOSAR OS 131
3.4　软件统一架构及自适应AUTOSAR AP 133
3.4.1　AUTOSAR AP介绍 133
3.4.2　AUTOSAR AP分层架构 136
3.4.3　AUTOSAR AP的通信 137
3.5　AUTOSAR AP的应用程序生命周期管理 143
3.5.1　状态管理、执行管理与操作系统之间的关系 143
3.5.2　应用程序的生命周期管理 145
3.5.3　整机的状态管理 149
3.6　AP功能集群概览及方法论 154
3.6.1　AP的存储管理 154
3.6.2　AP功能集群概览 154
3.6.3　AUTOSAR AP方法论 156
3.7　本章小结 158
思考题 158
第4章　面向服务的架构
4.1　SOA的概念解析 159
4.1.1　SOA的定义 159
4.1.2　SOA在汽车领域的应用背景 159
4.1.3　SOA在企业IT架构中的应用 160
4.1.4　汽车软件SOA的概念解析 165
4.1.5　汽车软件SOA架构 167
4.2　SOA在汽车中应用的基础和支撑 169
4.2.1　高性能高集成芯片 169
4.2.2　多功能异构操作系统 171
4.2.3　高带宽车载以太网 171
4.3　中间件 171
4.3.1　中间件的含义 171
4.3.2　从中间件角度看SOME/IP及其应用 172
4.3.3　中间件DDS概念及其应用前景 175
4.4　SOA设计实现 179
4.4.1　AUTOSAR AP中SOA的架构设计 179
4.4.2　PREEvision中SOA的设计 183
4.5　汽车SOA架构的市场实践 186
4.6　本章小结 188
思考题 188
第5章　软件开发流程及其OTA升级
5.1　汽车软件发展背景 189
5.1.1　汽车软件发展趋势和面临的挑战 189
5.1.2　基于模型的设计与验证 190
5.1.3　SOA架构中的开发流程 191
5.2　汽车软件开发流程 192
5.2.1　V模式开发流程 192
5.2.2　敏捷开发流程 195
5.2.3　功能安全 199
5.3　汽车软件的OTA升级 202
5.3.1　ECU基于Bootloader的升级 202
5.3.2　ECU基于OTA的升级 203
5.3.3　OTA升级的优缺点 205
5.3.4　OTA升级的发展现状 206
5.4　本章小结 207
思考题 208
后记与致谢
参考文献

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