基于代碼生成的車身網(wǎng)絡電控系統(tǒng)設計

引言
在車身電子方面，國內(nèi)外進行了系列的研究。上海理工大學陳家琪等人利用工控機和相關數(shù)據(jù)采集卡以及CAN總線智能接口，構建了一個集中式的車身電子試驗臺。哈爾濱工業(yè)大學焦曉偉等人采用Stateflow圖形化建模工具構建符合AUTOSAR標準的車身應用層軟件模型，再利用Targetlink代碼生成工具基于模型實現(xiàn)代碼自動生成。而英國Warwick大學的Yue Guo等人，則比較了基于SysML和基于“Simulink+Stateflo-w”的開發(fā)方法在駕駛信息系統(tǒng)開發(fā)過程中的優(yōu)缺點。本文采用基于框架結構和高級語言描述的車身網(wǎng)絡電控系統(tǒng)開發(fā)方法，采用UML建模工具實現(xiàn)程序代碼的自動生成，可進一步簡化車身網(wǎng)絡的設計與開發(fā)過程，提高軟件可重用度，降低開發(fā)成本，減少人為錯誤。

1 EA及代碼生成功能
Enterprise Architect(EA)是澳大利亞Sparx Systems公司開發(fā)的一套UML建模及設計平臺。EA體積小巧，使用簡便，對UML標準的支持完整；除支持UML2．0標準的所有13種圖形之外，還支持其他的擴展圖，包括分析圖、自定義圖、需求圖、維護圖、用戶界面圖、數(shù)據(jù)庫模式
圖、文檔、業(yè)務建模與業(yè)務交互圖等。
為便于擴展、定制以及二次開發(fā)，EA提供了豐富的SDK。代碼模板框架(Code Template Framework，CTF)是SDK的一部分，EA的代碼生成功能正是通過基于此框架的代碼生成模板實現(xiàn)的。代碼生成模板指定了從UML元素到給定編程語言的轉換過程，其修改通過代碼模板編輯器實現(xiàn)。打開方法為EA主菜單Settings→Code Generation Template，或使用快捷鍵Ctrl+Shift+P。代碼生成模板以純文本形式編寫，其語法風格兼具標記語言和腳本語言的語法特性。這種語法主要關注三種基本結構：
(1)字面文本。在代碼生成模板中，除了空行將被忽略以外，所有不是宏或變量的定義及引用的文本，都將作為字面文本而直接輸出到生成的代碼中。如：
class ％ className％
(2)宏。宏既可用于訪問UML模型中的元素值，又可用于對生成的代碼進行結構化處理。所有的宏都有兩個百分號％包含其中。CTF中包含模板替代宏、域替代宏、標記值替代宏、控制宏、函數(shù)宏和EASL代碼生成宏6種基本的宏。正是這些豐富的宏定義造就了EA強大的代碼生成功能。仍以上例說明，“％className％”就是一個域替代宏，在生成的代碼中將以當前的類名替代，故若當前類為Foo，則語句的輸出為“cl-ass Foo”。
(3)變量。變量的定義和引用為在代碼生成模板中存取數(shù)據(jù)提供了方便。CTF中的變量采用弱類型定義，即變量的數(shù)據(jù)類型可以被忽略且一個變量可以被賦予不同數(shù)據(jù)類型的值。變量的值可以來自各種宏、雙引號包含的字面文本和其他變量的引用等。變量的定義和引用使用美元符號加一個合法標識符，如$foo=％class Name％。變量$foo將存儲當前類的名稱，需要引用此變量時直接使用$foo即可。

2 軟硬件設計
為了方便調(diào)試及驗證生成代碼的有效性，本設計搭建以CAN總線為主干、LIN總線為下層網(wǎng)絡的車身網(wǎng)絡演示實驗臺。
2．1 硬件拓撲
根據(jù)車身電器的功能和位置，實驗臺拓撲布局如圖1所示。其中，粗實線為CAN總線及其節(jié)點，細實線為UN總線及其節(jié)點。主干CAN總線上共有8個節(jié)點，既是下層LIN網(wǎng)絡上的主機節(jié)點，又是CAN／LIN網(wǎng)關。其中，數(shù)據(jù)采集節(jié)點使用USBCAN卡搭建，其余網(wǎng)關節(jié)點使用Freescale公司16位單片機MC9S12XSl28作為主控芯片。

MC9S12XSl28同時具有CAN網(wǎng)絡控制器(MSCAN模塊)和LIN網(wǎng)絡控制器(SCI模塊)，故只需再連接相應的CAN網(wǎng)絡收發(fā)器TJAl050和LIN網(wǎng)絡收發(fā)器TJAl020即可完成CAN／LIN網(wǎng)關節(jié)點的硬件設計。CAN／LIN網(wǎng)關節(jié)點功能框圖如圖2所示。