近年来,汽车电子技术已广泛应用于汽车工业的各个领域,为汽车安全、环保、节能以及智能化和信息化提供了重要的技术支持。为了适应市场需求,汽车电子控制单元(ECU)硬件结构已经非常复杂,而且运行在其上的应用软件不仅数量庞大,而且种类繁多。这对汽车电子软件的开发和系统集成提出了新的挑战。汽车电子软件系统属于安全关键领域,不仅要求系统功能正确,而且对系统的实时性和可靠性都有着非常高的要求。同时,汽车电子系统有着自己独特的软硬件结构,如分布式硬件拓扑结构、以构件为单位的应用程序以及拥有复杂时间属性的可运行实体等。因此,汽车电子系统受到分布式结构、总线负载、电子单元运算能力等诸多资源限制。在汽车电子软件系统集成的时候,不仅需要考虑在资源限制条件下各个软件组件的实时性,并且需要对系统可靠性做出整体评估。这对汽车电子系统集成提出了又一挑战。本论文针对汽车电子硬件拓扑结构和软件特点,分别对系统的硬件模型和软件模型做了形式化描述。然后,以符合AUTOSAR标准的汽车电子软件部署为研究对象,针对系统对实时性和运行效率方面的需求,提出了汽车电子分布式系统的软件集成和优化方法,并提出了系统可靠性评估方法。本论文主要工作和创新之处如下:1.研究了汽车电子分布式系统中的软件构件映射问题,提出了一种基于聚类算法的智能映射方法。本方法以同时优化系统的总线通信量和各个ECU的负载为优化目标,并设计了一个非线性自适应函数。该函数可以动态调整双优化目标在聚类过程中的权重,并通过调节自适应函数的参数和阈值确保系统可调度性。实验结果表明本方法不仅降低了系统的总线负载,而且对各个ECU的负载均做了优化,使系统负载在各个ECU间达到均衡。2.研究了AUTOSAR标准中操作系统的调度策略,提出了一种从可运行实体到操作系统任务的映射方法。本方法基于层次聚类算法框架,设计并实现了一个加权过滤表,从而使得本方法在聚类过程中得以综合考虑任务抖动时间、任务间阻塞时间、系统调度频繁度以及任务间数据通信量这四个方面的因素。实验结果显示本方法可以消除任务抖动时间、减少任务阻塞时间、降低系统调度频繁度并降低任务间的数据通信量。3.研究了多核ECU情况下的任务调度问题,分别针对嵌入式系统中的一般调度策略和基于AUTOSAR调度表的调度策略,提出了两种基于可运行实体响应时间的任务到多核ECU的映射方法。其中,第一种方法根据任务的最坏响应时间,为每个任务搜索当前最优的ECU核心。第二种方法为每个可运行实体计算其在调度表中的最佳激活偏移值,进而得出任务到多核ECU的最优分配策略,以此增强可运行实体在运行过程中的时间确定性。实验结果显示在第二种方法中,可运行实体的执行时间均匀地分布到各个ECU核心的运行时间轴上。与第一种方法相比,第二种方法使任务获得了更短的响应时间。4.研究了汽车电子系统容错机制和错误管理机制,建立了一种软件设计阶段的系统可靠性模型,提出了一种基于错误场景的可靠性评估方法。本方法根据系统可靠性模型,为系统创建错误场景,改进可靠性的定量计算方法,加速可靠性计算过程。实验结果显示,本方法不仅可以计算系统可靠性,而且可以从可靠性的角度指导软件设计。