CN101546190A - 一种基于运行实体映射策略的ecu内部通信优化方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及汽车电子软件通信和嵌入式运行时环境领域，尤其是指一种基于运行实体映射策略的ECU内部通信优化方法，在运行时环境的配置阶段，采用映射策略将运行实体优化地进行组合并一一映射到操作系统任务中从而优化ECU内部通信，所述映射策略包括：将若干个发送数据或接收数据的运行实体按照相应的映射策略映射到相同的任务中；把有不同等待点的运行实体映射到不同的任务中。本发明减少ECU内部通信过程中的任务切换次数，提高操作系统调度性能，避免一个任务中由于存在不同等待点造成通信延迟的情况，提高通信效率。

Description

一种基于运行实体映射策略的ECU内部通信优化方法

技术领域

本发明涉及汽车电子软件通信和嵌入式运行时环境领域，尤其是指一种基于运行实体映射策略的ECU内部通信优化方法。

背景技术

随着汽车电子产业的不断发展，目前汽车电子嵌入式系统的规模越来越大、复杂程度越来越高、开发维护成本也越来越高。为了应对这样的问题，通过降低软件组件之间的耦合度、提高软件组件的复用度来促进产业内的分工合作、提高系统可靠性成为产业界的共同努力方向。

以往汽车电子嵌入式系统的特点是：操作系统和通信系统对硬件进行封装，并向应用程序提供预定义的API；应用程序基于操作系统和通信系统运行，依赖于所在ECU硬件环境。应用最为广泛的是欧洲提出的OSEK/VDX标准，包含的OSEK OS和OSEK COM标准。

通过对于运行时环境的设计与实现，可以探索汽车电子应用软件开发的新方法。在基于运行时环境的系统中开发应用软件时，可以将系统设计和组件实现的步骤予以分离。组件的设计者只需要定义好本组件与其他组件的通信接口，然后对这些接口予以实现；系统的设计者则在系统层面规划本系统需要实现的功能，并选定该功能所使用的组件，将其引入系统并制定其所在的ECU。

软件组件仅与所在ECU上的运行时环境进行交互。运行时环境根据这些软件组件的描述生成运行期支持代码。软件组件描述的信息包括组件内运行实体的通信行为等。运行实体是软件组件内的可执行代码片段，是软件组件在操作系统中的调度单元。运行时环境在ECU配置阶段将本地ECU全部软件组件的运行实体进行组合并映射封装到操作系统的任务中，并在适当时刻为运行实体提供事件或调度。ECU的内部通信即本地软件组件的通信实质上转化为本地运行实体的调度和通信。目前ECU内部通信中的任务切换频繁，延长通信时延，并影响通信数据一致性，影响ECU内部通信的性能。

技术方案

为了解决以上问题，本发明提出了一种基于运行实体映射策略的ECU内部通信优化方法，能够减少ECU内部通信中的任务切换次数，避免通信时延及保障通信数据一致性。

一种基于运行实体映射策略的ECU内部通信优化方法，在运行时环境的配置阶段，采用映射策略将运行实体优化地进行组合并一一映射到操作系统任务中从而优化ECU内部通信，所述映射策略包括：将若干个发送数据或接收数据的运行实体按照相应的映射策略映射到相同的任务中；把有不同等待点的运行实体映射到不同的任务中。

进一步的，所述映射策略为：

[1]如果运行实体只有一个数据发送点，但无等待点，而其相应的数据接收运行实体只有一个数据接收点，至多有一个等待点，则将它们映射到同一个标准任务中；

[2]如果有多个只有一个数据接收点的运行实体发送相同的数据元素，则将它们映射到同一个仟务中；

[3]如果多个运行实体使用隐式数据读取来接收相同的一个数据元素，则将它们映射到相同的一个标准任务中；

[4]如果有多个被循环事件激活的运行实体，每个运行实体只有一个数据发送点并且无等待点，或者采用隐式数据写入，发送数据到相同的一个接收者，则把这些发送者都映射到相同的标准任务中；

[5]如果服务运行实体的可并行调用属性被设置，而且它没有等待点，则将客户运行实体和服务运行实体映射到相同的任务中；

[6]如果两个运行实体有不同的等待点，则不同将其映射到同个任务中。

更进一步的，运行实体到操作系统任务的映射是一个迭代的计算过程。

更进一步，在迭代的计算过程中，在每次计算得到的所有映射方案中，根据映射效果评估函数f_v的评估值大小，得到若干较优的初步映射方案，用以产生下一代映射方案，不断迭代最终收敛为最优方案，映射效果评估函数f_v为：

$f_v=[0.01\underset{n=1}{\overset{5}{\mathrm{\Σ}}}C\left(n\right)+0.05\frac{R}{2}F\left(6\right)]$

其中，函数C(n)计算在每个任务中有多少个运行实体满足第1至5条映射策略，并给予0.01的权重，函数F(6)检查第6条映射策略，即计算每个任务是否存在不同的等待点，给予0.05的权重。

本发明的主要优点有：

[1]通过将若干个发送数据或接收数据的运行实体按照相应的映射策略映射到相同的任务中，可以减少ECU内部通信过程中的任务切换次数，提高操作系统调度性能。

[2]通过把有不同等待点的运行实体映射到不同的任务中，从而避免一个任务中由于存在不同等待点造成通信延迟的情况，提高通信效率。

[3]通过合理的映射策略减少ECU内部通信中由于通信运行实体存在于不同任务中而需要使用的全局资源(如全局变量和临界区)，能够在一定程序上保障通信数据的一致性。

[4]通过提出映射效果评估函数，可以对当前映射方案进行评估，选择若干较优方案，以产生下一代更优方案。

附图说明

图1是映射策略[1]的示意图

图2是映射策略[2]的示意图

图3是映射策略[3]的示意图

图4是映射策略[4]的示意图

图5是映射策略[5]的示意图

图6是木发明的具体实施方式

具体实施方式

一种基于运行实体映射策略的ECU内部通信优化方法，针对ECU内部通信，本发明提出一种ECU内部通信优化方法，从本质上说是在运行时环境的配置阶段，合理设置嵌入式运行时环境对汽车电子应用软件组件运行实体的调度方案，从而优化ECU内部通信。这种方法考虑到了ECU中所有运行实体的通信行为，采用高效的策略将运行实体优化地进行组合，并一一映射到操作系统任务中。通过将若干个发送数据或接收数据的运行实体按照相应的映射策略映射到相同的任务中，可以减少ECU内部通信过程中的任务切换次数，提高操作系统调度性能。把有不同等待点的运行实体映射到不同的任务中，从而避免一个任务中由于存在不同等待点造成通信延迟的情况，提高通信效率。合理的映射策略减少ECU内部通信中由于通信运行实体存在于不同任务中而需要使用的全局资源(如全局变量和临界区)，能够在一定程序上保障通信数据的一致性。

附图1是映射策略[1]的示意图，即运行实体只有一个数据发送点，但无等待点，而其相应的数据接收运行实体只有一个数据接收点，至多有一个等待点，将它们映射到同一个标准任务中。

附图2是映射策略[2]的示意图，即有多个只有一个数据接收点的运行实体发送相同的数据元素，将它们映射到同一个任务中。

附图3是映射策略[3]的示意图，即多个运行实体使用隐式数据读取来接收相同的一个数据元素，将它们映射到相同的一个标准任务中。

附图4是映射策略[4]的示意图，即多个被循环事件激活的运行实体，每个运行实体只有一个数据发送点并且无等待点，或者采用隐式数据写入，发送数据到相同的一个接收者，把这些发送者都映射到相同的标准任务中。

附图5是映射策略[5]的示意图，即服务运行实体的可并行调用属性被设置，而且它没有等待点，将客户运行实体和服务运行实体映射到相同的任务中。

基于运行实体映射策略的ECU内部通信优化方法需要汽车电子运行时环境的支持才能有效实施。

实施的过程如附图6所示，运行时环境配置工具获取汽车电子系统的配置描述信息，软件组件接口及组件的通信关系等信息，配置各ECU的运行时环境的组件通信模型，分配系统资源。然后，根据软件组件的描述中运行实体的通信行为，按照本发明的6条映射策略一一将本地ECU的运行实体组合分配到操作系统每个任务中，得到若干个初步映射方案，用评估函数计算出各方案的评估值，并不断迭代生成下一代方案，最终收敛产生最优方案。最优映射方案的描述文件作为运行时环境配置工作的输出，由运行时环境代码生成器生成实现源代码，并与软件组件，操作系统及基础软件的目标代码自动生成ECU可执行代码。

Claims (4)

1、一种基于运行实体映射策略的ECU内部通信优化方法，其特征为：在运行时环境的配置阶段，采用映射策略将运行实体优化地进行组合并一一映射到操作系统任务中，从而优化ECU内部通信，所述映射策略包括：将若干个发送数据或接收数据的运行实体按照相应的映射策略映射到相同的任务中；把有不同等待点的运行实体映射到不同的任务中。

2、根据权利要求1所述的基于运行实体映射策略的ECU内部通信优化方法。其特征为：所述映射策略为：

[1]如果运行实体只有一个数据发送点，但无等待点，而其相应的数据接收运行实体只有一个数据接收点，至多有一个等待点，则将它们映射到同一个标准任务中；

[2]如果有多个只有一个数据接收点的运行实体发送相同的数据元素，则将它们映射到同一个任务中；

[3]如果多个运行实体使用隐式数据读取来接收相同的一个数据元素，则将它们映射到相同的一个标准任务中；

[4]如果有多个被循环事件激活的运行实体，每个运行实体只有一个数据发送点并且无等待点，或者采用隐式数据写入，发送数据到相同的一个接收者，则把这些发送者都映射到相同的标准任务中；

[5]如果服务运行实体的可并行调用属性被设置，而且它没有等待点，则将客户运行实体和服务运行实体映射到相同的任务中；

[6]如果两个运行实体有不同的等待点，则不同将其映射到同一个任务中。

3、根据权利要求2所述的基于运行实体映射策略的ECU内部通信优化方法，其特征为：运行实体到操作系统任务的映射是一个迭代的计算过程。

4、根据权利要求3所述的基于运行实体映射策略的ECU内部通信优化方法，其特征为：在迭代的计算过程中，在每次计算得到的所有映射方案中，根据映射效果评估函数f_v的评估值大小，得到若干较优的初步映射方案，用以产生下一代映射方案，不断迭代最终收敛为最优方案，映射效果评估函数f_v为：

$f_v=[0.01\underset{n=1}{\overset{5}{\mathrm{\Σ}}}C\left(n\right)+0.05\frac{R}{2}F\left(6\right)]$

其中，函数C(n)计算在每个任务中有多少个运行实体满足第1至5条映射策略，并给予0.01的权重，函数F(6)检查第6条映射策略，即计算每个任务是否存在不同的等待点，给予0.05的权重。

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