2、基于运行时测量设备的WCET分析方法

基于运行时测量设备的WCET分析方法

1. 引言

在汽车行业，电子控制单元（ECUs）正逐渐取代越来越多的汽车子系统，它们通过诸如FlexRay、TTP/C或CAN等可靠的总线系统相互连接。尽管在提高通信和调度的可靠性方面已经取得了很大进展，但对汽车应用的定时分析，尤其是最坏情况执行时间（WCET）分析，仍然是一项挑战。这主要是由于两个因素的累积影响，增加了定时分析的复杂性：一是越来越多的功能集成在单个ECU中；二是处理器的架构变得越来越复杂，例如具有缓存、流水线、分支预测、乱序执行等功能。此外，处理器供应商通常不提供准确描述其处理器特性的数据表，这使得静态定时分析往往难以进行。

为了解决这些问题，一种新颖的方法结合了静态分析和执行时间测量来计算WCET边界。该方法包括静态程序分析、控制流图分解、测试数据生成、执行时间测量和最终计算步骤，所有步骤均自动执行，无需用户交互。

同时，嵌入式应用的计算资源通常有限，不适合进行运行时测量，例如缺乏时间源、内存有限以及缺乏外部接口等。为了解决这些问题，我们开发了一种基于FPGA的外部测量设备，它具有灵活性和低成本的特点。我们通过使用HSC12微控制器评估板进行WCET计算，展示了该执行时间测量设备的使用方法。

2. 相关工作

• Petters的方法 ：将应用程序拆分为“测量块”，通过用NOP或无条件跳转替换条件跳转来强制执行执行路径，从而消除了对测试数据的需求。但该方法需要手动划分应用程序，且测量的应用程序在语义上可能与实际应用不同。
• Bernat等人的方法 ：引入了“概率硬实时系统”的