CN101609412B

CN101609412B - 车载信息娱乐系统模拟装置

Info

Publication number: CN101609412B
Application number: CN200910182189XA
Authority: CN
Inventors: 史恒亮; 白光一; 郑自松; 顾中标; 杨小伟
Original assignee: NOAH SOLUTION (SUZHOU) CO Ltd
Current assignee: NOAH SOLUTION (SUZHOU) CO Ltd
Priority date: 2009-07-15
Filing date: 2009-07-15
Publication date: 2012-10-31
Anticipated expiration: 2029-07-15
Also published as: CN101609412A

Abstract

本发明涉及车载信息娱乐系统模拟装置，包含AVC LAN控制模块、CAN控制模块、I²C控制模块、TABII控制模块、PND控制模块、MSG管理模块、内核和Gateway控制模块，AVC LAN控制模块与AVC LAN设备通信，CAN控制模块与CAN设备通信，I²C控制模块与I²C设备通信，TABII控制模块与TABII设备通信，PND控制模块与PND设备通信；MSG管理模块均与AVC LAN控制模块、CAN控制模块、I²C控制模块、TABII控制模块、PND控制模块通信；内核与MSG管理模块通信；MSG管理模块还与Gateway控制模块通信，Gateway控制模块与PC终端通信。该装置不仅实现对硬件平台的模拟，方便操作系统的开发；还实现对操作系统的模拟，方便上层系统应用软件的开发；能够给各个阶段的开发提供数字信号的模拟，使得开发的不同进程实现并行操作。

Description

车载信息娱乐系统模拟装置

技术领域

本发明涉及一种车载信息娱乐系统模拟装置，用于对AVC_LAN设备信号、CAN设备信号、PND设备信号、I²C信号以及TABII信号进行模拟。

背景技术

随着汽车行业的蓬勃发展，汽车电子行业也迎来了前所未有的机遇。传统的汽车信息娱乐系统的开发是按照硬件选型、硬件驱动程序开发、操作系统开发、上层系统应用软件开发的流程进行，这种串行的开发模式显然影响了开发进度，限制了进程的并行开发，无疑造成了开发周期长，开发成本高，出现错误率高，错误的出现很可能导致开发任务前功尽弃。

可见，迫切需要一种能够模拟开发进程不同阶段结果的模拟装置来解决此问题，也就是说在开发驱动程序的阶段，可以模拟硬件平台的信号；在开发操作系统阶段，可以模拟底层的硬件平台和驱动，而在开发上层系统应用软件阶段，可以模拟操作系统。那么就可以保证各个开发阶段并行地进行，实现透明，从而缩短开发周期，降低开发成本，提高开发效率。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种车载信息娱乐系统模拟装置，能够对AVC_LAN设备信号、CAN设备信号、I²C信号、TABII信号以及PND设备信号进行模拟，具备设备模拟多样化。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

车载信息娱乐系统模拟装置，特点是：所述模拟装置包含AVC_LAN(Audio Video Communication Local Area Network，音频视频通信局域网)控制模块、CAN(Controller Area Network，控制器域网络)控制模块、I²C(Inter_integrated Circuit，集成电路间)控制模块、TABII(Telecontrol AudioBus II，远程控制器音频总线)控制模块、PND(Portable Navigation Device，便携式导航设备)控制模块、MSG(Message，消息)管理模块、内核和Gateway控制模块，并提供AVC_LAN设备接口、CAN设备接口、I²C设备接口、TABII设备接口和PND设备接口；

所述AVC_LAN控制模块通过AVC_LAN设备接口与AVC_LAN设备通信，所述CAN控制模块通过CAN设备接口与CAN设备通信，所述I²C控制模块通过I²C设备接口与I²C设备通信，所述TABII控制模块通过TABII设备接口与TABII设备通信，所述PND控制模块通过PND设备接口与PND设备通信；

所述MSG管理模块均与AVC_LAN控制模块、CAN控制模块、I²C控制模块、TABII控制模块、PND控制模块通信；

所述内核与MSG管理模块通信，提供系统管理、任务管理、消息管理、存储管理、同步管理、I/O管理以及硬件初始化和系统环境初始化；

所述MSG管理模块还与Gateway控制模块通信，所述Gateway控制模块与PC终端通信。

进一步地，上述的车载信息娱乐系统模拟装置，其中，所述内核通过MSG消息接口和MEM存储接口与MSG管理模块通信。

更进一步地，上述的车载信息娱乐系统模拟装置，其中，所述Gateway控制模块通过USB接口或RS232接口与PC终端通信。

本发明技术方案突出的实质性特点和显著的进步主要体现在：

①本发明能够对车载的AVC_LAN设备、CAN设备、PND设备、I²C设备以及TABII设备进行模拟；对各种主流实时操作系统的内核模拟；对各种主流微处理芯片的支持与软件模拟；对上层的应用软件的模拟；对各种主要硬件设备的软件模拟；

②实现对主要硬件设备的模拟，使得驱动程序开发人员不用考虑硬件的选型；能够对硬件驱动程序的模拟，使得操作系统开发人员不用考虑底层的硬件类型以及驱动程序的设计，只要满足一定的协议即可使用，提高了可移植性；能够对主流的实时操作系统进行模拟，使得上层系统应用软件开发人员不用考虑具体的操作系统，只用考虑彼此所达成的函数接口即可，提高了开发效率；能够实现对不同信号进行模拟，从而为开发系统应用软件的测试带来便利；

③该模拟装置提供了AVC_LAN设备、CAN设备、PND设备、I²C设备以及TABII设备的接口，同时还提供了与PC通信的USB接口和RS232接口，可以配合PC上的软件来进行测试、监测；硬件设备具备键盘、显示屏，界面友好，可以使测试和开发人员实时掌握信号的变化，追踪信号的动态信息；模拟平台传输速率模拟范围大，可跟踪9600bps～128000bps的数据传输。

附图说明

下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明：

图1：本发明的系统结构示意图；

图2：本发明的数据传输分层模型图；

图3：本发明的AVC_LAN信号传输协议。

图中各附图标记的含义见下表：

附图标记	含义	附图标记	含义	附图标记	含义
						1	车载硬件设备	101	AVC_LAN设备	102	CAN设备
103	I²C设备	104	TABII设备	105	PND设备
						2	车载信息娱乐系统模拟装置	201	AVC_LAN控制模块	202	CAN控制模块
203	I²C控制模块	204	TABII控制模块	205	PND控制模块

附图标记	含义	附图标记	含义	附图标记	含义
						206	MSG管理模块	207	内核	208	Gateway控制模块
3	PC终端

具体实施方式

本发明设计一种车载信息娱乐系统模拟装置，能够对AVC_LAN设备信号、CAN设备信号、PND设备信号、I²C信号以及TABII信号进行模拟，具备设备模拟多样化；内置设备管理模块，易于扩展；统一的实时操作系统接口，可以模拟多种实时操作系统；独立运行于Windows平台；提供编程接口，实现了上层系统应用软件和底层操作系统软件及硬件平台实现相互透明性，从而使开发流程并行化，加快开发进度、节省开发时间、提高开发效率、降低开发成本。

如图1所示，车载信息娱乐系统模拟装置，该模拟装置2包含AVC_LAN控制模块201、CAN控制模块202、I²C控制模块203、TABII控制模块204、PND控制模块205、MSG管理模块206、内核207和Gateway控制模块208，并提供AVC_LAN设备接口、CAN设备接口、I²C设备接口、TABII设备接口和PND设备接口；车载硬件设备1包含AVC_LAN设备101、CAN设备102、I²C设备103、TABII设备104和PND设备105；AVC_LAN控制模块201通过AVC_LAN设备接口与AVC_LAN设备101通信，CAN控制模块202通过CAN设备接口与CAN设备102通信，I²C控制模块203通过I²C设备接口与I²C设备103通信，TABII控制模块204通过TABII设备接口与TABII设备104通信，PND控制模块205通过PND设备接口与PND设备105通信；MSG管理模块206均与AVC_LAN控制模块201、CAN控制模块202、I²C控制模块203、TABII控制模块204、PND控制模块205通信；内核207通过MSG消息接口和MEM存储接口与MSG管理模块206通信，提供系统管理、任务管理、消息管理、存储管理、同步管理、I/O管理以及硬件初始化和系统环境初始化；MSG管理模块206还与Gateway控制模块208通信，Gateway控制模块208通过USB接口或RS232接口与PC终端3通信。

车载信息娱乐系统模拟装置，能够对车载的AVC_LAN设备101、CAN设备102、PND设备105、I²C设备103以及TABII设备104进行模拟；对各种主流实时操作系统的内核模拟；对各种主流微处理芯片的支持与软件模拟；对上层的应用软件的模拟；对各种主要硬件设备的软件模拟。该装置实现对主要硬件设备的模拟，使得驱动程序开发人员不用考虑硬件的选型；能够对硬件驱动程序的模拟，使得操作系统开发人员不用考虑底层的硬件类型以及驱动程序的设计，只要满足一定的协议即可使用，提高了可移植性；能够对主流的实时操作系统进行模拟，使得上层系统应用软件开发人员不用考虑具体的操作系统，只用考虑彼此所达成的函数接口即可，提高了开发效率；能够实现对不同信号进行模拟，从而为开发系统应用软件的测试带来便利。该模拟装置提供了AVC_LAN设备、CAN设备、PND设备、I²C设备以及TABII设备的接口，同时还提供了与PC通信的USB接口和RS232接口，配合PC上的软件进行测试、监测；硬件设备具备键盘、显示屏，界面友好，可以使测试和开发人员实时掌握信号的变化，追踪信号的动态信息；模拟平台传输速率模拟范围大，可以跟踪9600bps～128000bps的数据传输。

车载信息娱乐模拟装置2对PC终端3提供下层的如操作系统的模拟，此时，不需要车载硬件设备的真实信号，该模拟装置2就可提供给PC终端3有关五类设备的模拟信号。车载信息娱乐模拟装置2对车载硬件设备1提供上层的模拟，此时，不需要用PC端服务，可以通过该模拟装置的显示屏、键盘等进行交互。

车载信息娱乐模拟装置2提供了的五类设备接口(AVC_LAN设备接口、CAN设备接口、I²C设备接口、TABII设备接口和PND设备接口)，以及对PC的USB接口和RS232接口，与五类接口互通的有五个相应的控制模块(AVC_LAN控制模块201、CAN控制模块202、I²C控制模块203、TABII控制模块204、PND控制模块205)，由MSG管理模块206实现对五类信号的解析，外部中断响应，任务管理，数据读写驱动、状态迁移管理、时钟管理以及I/O管理。

车载信息娱乐模拟装置的MSG管理模块206作为消息路由平台，为上层系统应用软件提供透明的消息通信机制。根据PC终端3中的上层应用软件发送消息时调用函数中的输入参数，判断该消息发送的物理地址和逻辑地址，然后由相应的模块进行接收；相应模块接收后返回给MSG管理模块206一个确认信号，这样上层的PC系统应用软件就不用关心复杂的消息路由，只需要简单的调用IPC(进程间通信)装置提供的统一的API(应用程序接口)。

NO	MSG种类	描述
			1	MSG_ID_CONFIG	未初始化
2	MSG_ID_STS_REQUEST	初始化
			3	MSG_ID_STS_RESPONSE	设备空闲
4	MSG_ID_RECV_DATA	接收到数据需要处理
			5	MSG_ID_RECV_OK	接收数据中
6	MSG_ID_SEND_DATA	发送数据中
			7	MSG_ID_SEND_OK	发送数据完成
8	MSG_ID_STS_NOTICE	接收数据超时
			9	MSG_ID_SET_MODE	发送数据超时
10	MSG_ID_SET_ADDRESS	设置驱动芯片工作状态
			11	MSG_DET_RUNMODE	设备结束中

MSG的数据结构如下：

Typedef struct{

LONG prgid；

LONG event；

LONG subey；

union{

void *ptr；

char cpara[4]；

short spara[2]；

LONG lpara；

}operand；

}ST_SYS_MSGHDR；

车载信息娱乐模拟装置的内核207提供了系统管理、任务管理、消息管理、存储管理、同步管理以及I/O管理。为了提高上层系统应用软件的效率和可靠性，禁止了操作系统提供的动态内存管理功能，该内核207中的内存管理模块向下采用了实时操作系统提供的基本静态内存管理策略，但通过内建的索引表、指针表的管理，提供对上层灵活高效的管理，包括内存的获取和释放，用于协议通信时内存缓冲区的预留单元，并提供一定的内存泄露自动检测及回收。车载信息娱乐模拟装置的内核207可以实现对模拟装置硬件初始化以及系统环境的初始化；同时提供了MSG消息接口和MEM存储接口与MSG管理模块206进行通信，MSG管理模块206统一管理由五类设备接口发送过来的数据，也可把经过处理后的数据通过五类接口发送到相应的设备中。

车载信息娱乐模拟装置的Gateway控制模块208实现与PC通信的任务处理，包括请求、响应、优先级等，同时对与PC交互的输入缓冲区数据库和输出缓冲区数据库进行管理。

PC终端3安装软件，实现对通过USB和RS232接口过来的数据解析和存储，同时通过PC端软件进行实时监测。

输入输出缓冲区采用循环队列存储数据，缓冲大小为256K字节，对从硬件读取或写入的数据进行管理。

在系统硬件驱动方面主要使用了以下接口函数：

VOID ReadFile(unchar DrvID，unchar*pdata，int length)该函数用来读取从硬件发送过来的数据；

VOID WriteFile(unchar DrvID，unchar*pdata，int length)与读文件函数相对应来往硬件设备写数据；

VOID GetDrvStatus(unchar DrvId)函数根据硬件驱动的ID来获取其驱动状态；

VOID DrvRun(unchar DrvId)函数根据驱动ID来运行驱动程序，来保证硬件合法化；

VOID SetDrvAddress(uncha DrvID，void*AdsInfo)函数来设置驱动芯片的地址，以保证处理器能快速地找到驱动程序。

数据传输分层模型，如图2所示，当数据信号从硬件设备A到硬件设备B的传输，本发明传输采用了ISO(International Standard Organization)的OSI(Open System Interconnection)的七层网络参考模型，并对其进行了改进。模型图的Layer1物理层主要包括物理连网媒介，如电缆连线连接器，物理层的协议产生并检测电压以便发送和接收携带数据的信号等工作。Layer 2层和Layer3层主要用来控制网络层与物理层之间的通信，其主要功能是解决在不可靠的物理线路上进行数据的可靠传输。为了保证传输，从网络层接收到的数据被分割成特定的可被物理层传输的数据帧。数据帧是用来移动数据的结构包，不仅包括原始数据，还包括发送方和接收方的网络地址以及纠错和控制信息。其中的地址确定数据帧将发送到何处，而纠错和控制信息则确保数据帧无差错到达。Layer 4层主要解决数据帧同时传输时进行流量控制、时序控制。除此之外，按照网络能处理的最大尺寸将较长的数据包进行强制分割。Layer 5-7其实是对会话层、表示层和应用层的融合，负责管理数据的解密与加密，还负责对软件提供接口以使程序能进行网络服务。在数据传输中，应保证每层的数据格式相同，同时上层的函数接口与下层的函数相匹配。

图3示意了AVC_LAN设备和其它设备在数据传输时所使用的传输协议，最初的一个字节的6、7位保留使用，4、5位用来区分是组内广播还是全部广播，以及是个别发信还是广播发信；后面的低四位代表设备的物理地址，该模拟装置最多可以带16个具有逻辑地址的设备；然后是一个字节表示所传输信息的数据长度；在发信的数据中的前面两个字节分别表示发送放的逻辑地址和接收方的逻辑地址；再后就是根据前面的命令，有两种数据长度，个别发信的最大数据长度是253字节，而广播发信的最大数据长度是21字节。这根据具体情况实施了不同的数据长度，很大程度节约了存储空间和发送的数据量。当接收设备B接收到数据帧后，根据该传输协议进行解析，并把正确数据存储在数据缓冲区，从而完成数据的发送和接收过程。设备A和设备B连接通过物理连接实现。本发明车载信息娱乐系统模拟装置的开发，能够对车载信号进行模拟，实现了上下层无关性，增加了上层应用代码的可移植性；通过在模拟平台中设置中间件，将上层应用软件一些通用模块的功能转移到该模拟平台中，层次结构清晰，实现了上层应用和平台功能的分离；提供编程接口等优点，从而使开发流程并行化、加快开发进度、节省开发时间、提高开发效率、降低开发成本。

综上所述，本发明根据通信协议的不同，将汽车信息系统的信号分为：AVC_LAN设备信号、CAN设备信号、I²C信号、TABII信号以及PND设备信号；根据协议，将信号进行解析，并根据协议，把这些数字信号转换成PC所常用的USB、RS232信号，对开发上层系统应用软件提供下层模拟。通过MSG管理模块对AVC_LAN设备信号、CAN设备信号、I²C信号、TABII信号以及PND设备信号进行管理和转化，实现该系统与外围硬件设备的互访，并通过显示屏实时查看结果。不仅实现了对硬件平台的模拟，方便操作系统的开发；还实现了对操作系统的模拟，方便上层系统应用软件的开发；能够给各个阶段的开发提供数字信号的模拟，使得开发的不同进程实现并行操作。颠覆传统车载信息娱乐系统开发流程，使各项开发工作得以并行进行，且具有很好的可扩展性，为以后车载辅助驾驶、车载办公、智能交通系统等的开发提供了很好的范例。

需要理解到的是：上述说明并非是对本发明的限制，在本发明构思范围内，所进行的添加、变换、替换等，也应属于本发明的保护范围。

Claims

1.车载信息娱乐系统模拟装置，其特征在于：所述模拟装置包含AVC_LAN控制模块、CAN控制模块、I²C控制模块、TABII控制模块、PND控制模块、MSG管理模块、内核和Gateway控制模块，并提供AVC_LAN设备接口、CAN设备接口、I²C设备接口、TABII设备接口和PND设备接口；

所述MSG管理模块还与Gateway控制模块通信，所述Gateway控制模块与PC终端通信；

车载信息娱乐模拟装置提供AVC_LAN设备接口、CAN设备接口、I²C设备接口、TABII设备接口和PND设备接口，以及对PC的USB接口和RS232接口，与AVC_LAN设备接口互通的有AVC_LAN控制模块、与CAN设备接口互通的有CAN控制模块、与I²C设备接口互通的有I²C控制模块、与TABII设备接口互通的有TABII控制模块和与PND设备接口互通的有PND控制模块，由MSG管理模块对五类信号解析、外部中断响应、任务管理、数据读写驱动、状态迁移管理、时钟管理以及I/O管理；MSG管理模块作为消息路由平台，为上层系统应用软件提供透明的消息通信机制；根据PC终端中的上层应用软件发送消息时调用函数中的输入参数，判断该消息发送的物理地址和逻辑地址，然后由相应的模块进行接收；相应模块接收后返回给MSG管理模块一个确认信号，上层的PC系统应用软件就不用关心复杂的消息路由，只需要简单的调用IPC进程间通信装置提供的统一的API应用程序接口。

2.根据权利要求1所述的车载信息娱乐系统模拟装置，其特征在于：所述内核通过MSG消息接口和MEM存储接口与MSG管理模块通信。

3.根据权利要求1所述的车载信息娱乐系统模拟装置，其特征在于：所述Gateway控制模块通过USB接口或RS232接口与PC终端通信。