3 EPS軟件設計

　　隨著嵌入式應用進一步復雜化和對實時性、可靠性要求的提高，為了合理調度多種任務并利用系統資源，基于嵌入式實時操作系統進行嵌入式軟件設計逐漸成為了嵌入式系統設計開發的主流。當前嵌入式實時操作系統有數百種，它們各具特色。開放源碼的嵌入式實時操作系統在成本和技術上具有獨特的優勢，并占有越來越重要的地位。本文選擇開源的嵌入式實時操作系統PICOS18作為EPS的軟件開發平臺。PICOS18是按照OSEK/VDX標準實現的實時操作系統。PICOS18是一個多任務可剝奪型微實時內核，非常小巧，占程序空間(ROM)小于1KB，占數據空間(RAM)僅為7B，系統代碼容量及運行所需的ROM和RAM也非常少；提供了任務管理、定時器管理、事件管理、中斷管理等功能；基于優先級進行任務調度，具有16個優先級，系統占用1個，用戶可創建15個任務，每個任務最多還可以擁有8個事件[4]。

　　3.1 應用軟件開發

　　嵌入式實時操作系統將面向功能的應用開發轉化為面向任務的應用開發，因此軟件開發的過程就是將應用系統按照功能細分為多個任務，然后實現每個任務，并為任務確定合適的優先級；對于實時性要求高的操作，需要編寫相關的中斷服務程序。

　　根據EPS的工作原理，可分為8個任務。

　　（1） Task1——車速信號采集

　　擴展任務，用于計算車速。上電運行后Task1處于等待狀態, 等待車速計算事件EventSpeed。利用定時器/計數器TMR0模塊當計數器溢出時（數量的轉速信號脈沖后）產生中斷，進入轉速中斷服務程序，記錄脈沖周期總時間,然后設置事件EventSpeed，激活Task1。這時Task1處于就緒狀態,在操作系統調度機制（完全搶占式）的管理下，等到就緒隊列中優先級高于Task1的任務都運行完成時，Task1運行，根據所記錄的脈沖時間和脈沖個數,計算出車速，并進行濾波。執行完后，激活Task2，清除事件EventSpeed，Task1又處于等待狀態。

　　（2） Task2——扭矩信號采集

　　基本任務，用于采集扭矩信號。該任務由Task1激活，執行頻率與Task1相同。因為車速信號和扭矩信號是EPS系統最重要的兩個參數，所以必須使這兩個參數及時地更新，以保證助力模式的選擇和助力大小的確定得到及時準確的控制。

　　（3） Task3——電流反饋信號采集

　　基本任務，用于采集電機反饋電流。該任務由Task5激活，系統只有在助力控制時才會激活此任務。該參數與目標電流的差值，通過PID調節器的控制，使電機迅速提供相應的扭矩，達到助力的目的。

　　（4） Task4——故障診斷

　　擴展任務，用于故障的監測和診斷。上電運行后，等待消息MsgSpeedErr，確定車速正常；等待消息MsgVoltErr，確定電壓正常；等待消息MsgTorqueErr，確定扭矩正常。一旦發生故障，該任務將立即斷開繼電器，使轉向系統處于機械轉向狀態，避免事故發生。

　　（5） Task5——助力模式選擇

　　基本任務，用于選擇助力方式以及確定助力控制方式下的目標電流。此任務由Task2激活，通過車速和扭矩的大小，判斷助力模式，在助力控制下通過助力特性曲線得到目標電流。此任務的執行次數與Task1和Task2相同，以保證助力方式和助力大小實時準確。

　　（6） Task6——助力控制

　　基本任務，助力控制，由Task3激活。通過Task5得到的目標電流，以及Task3電機反饋電流，采用PID調節器進行閉環控制，最后通過PWM脈寬調制控制助力電機。

　　（7） Task7——回正控制

　　基本任務，回正控制，由Task5激活。當汽車車速很高時，使電機兩端短路，產生回正阻尼，減小回正超調；當汽車處于低速時，使電機兩端迅速斷路，減小電機阻力，使轉向迅速回正。

　　（8） Task8——阻尼控制

　　基本任務，阻尼控制，由Task5激活。阻尼控制用于高速時的各種狀態（回正、轉向和直線行駛）。回正時，阻尼控制可減小系統超調；轉向時，可增加阻力，使駕駛員得到較好的路感；直線行駛時，可減小路面對方向盤的沖擊。