CN106444729A - 一种基于实时系统的轨迹捕捉系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于实时系统的轨迹捕捉系统，应用在一汽车电子系统中；包括，汽车电子系统包括：监听模块，以监听汽车电子系统中任务的运行状态获得任务的状态信息；数据获取模块，用以获取被监听的任务的状态信息；数据处理模块，用以将任务的状态信息保存至与数据处理模块连接的一储存模块中；数据发送模块，用以保存任务的状态信息并在储存模块中的储存空间处于存满状态时，停止保存任务的状态信息将保存于储存空间内的任务的状态信息发送至一上位机，由上位机显示任务状态信息。其技术方案的有益效果在于，及时的获取汽车电子系统中的任务状态信息，并以图像化的方式显示，服了现有技术中关于获取的任务的状态信息储存容易出现溢出的缺陷。

Description

一种基于实时系统的轨迹捕捉系统

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种基于实时系统的轨迹捕捉系统。

背景技术

(OSEK，嵌入式实时操作系统)嵌入式实时操作系统在汽车电子行业的应用越来越广泛，操作系统的广泛应用也对更高效、更合理的使用操作系统协调资源提出了更高的要求。一般使用OSEK操作系统，需先设计好应用逻辑，再静态配置，再将应用代码添加到任务框架内，再一起编译运行。在运行过程中，操作系统的执行轨迹及一些状态不易显式的观察和捕捉，而这期间的一些任务的状态信息即操作系统的执行轨迹，对于用户却非常重要，它可以帮助用户在应用设计、代码调试方面起到显著的辅助作用现有的一些嵌入式实时操作系统的辅助工具，具备一定的功能，如某时间分析工具，在配置了任务的执行时间、周期、截止时间、优先级、偏移等信息后，可以在操作系统设计阶段静态的分析出任务的可能执行情况，哪些任务的执行可能会超时，哪些任务的启动时间可能会晚于期望启动时间，根据这些信息在设计上去重新考虑任务的划分及配置。

但是由于实时操作系统，在运行的过程中非常快，短时间内产生的数据记录非常大，而且操作系统若长时间运行，运行过程会产生大量的时间戳记录以及任务运行的相关状态信息，现有的工具以数据缓冲区的方式进行存储数据，通过串口方式将数据发送给上位机，当数据量太大而缓冲区满时，容易发送时间戳数据丢失的问题。另外的一些工具，需要额外的硬件支持，可以做到存储大量的调试信息，并与上位机软件实时通信，但是这种方式增加了硬件成本。

发明内容

针对现有技术中将获取的实时操作系统中的任务的状态信息发送至上位机中存在的上述问题，现提供一种旨在可实时监测操作系统中的任务的工作状态，并可将获取的任务的状态信息实时的发送至上位机，并且可有效的防止储存模块对储存的任务的状态信息出现溢出的问题的基于实时系统的轨迹捕捉系统。

具体技术方案如下：

一种基于实时系统的轨迹捕捉系统，其中，所述轨迹捕捉系统应用在一汽车电子系统中；

所述轨迹捕捉系统具体包括：上位机，与所述汽车电子系统连接；

所述汽车电子系统包括：

监听模块，用以监听所述汽车电子系统中任务的运行状态，以获得所述任务的状态信息；

数据获取模块，与所述监听模块连接，用以获取被监听的所述任务的所述状态信息；

数据处理模块，与所述数据获取模块连接，用以将所述任务的状态信息保存至与所述数据处理模块连接的一储存模块中；

数据发送模块，与所述储存模块连接，用以保存所述任务的状态信息，并在所述储存模块中的储存空间处于存满状态时，停止保存所述任务的状态信息将保存于所述储存空间内的所述任务的状态信息发送至一上位机；

所述上位机包括：

解析模块，用以对接收的所任务的状态信息进行解析以获得解析结果；

显示模块，与所述解析模块连接，用以将所述解析结果以图形化的方式显示与所述上位机中。

优选的，所述上位机包括一配置工具，所述配置工具用以对使用者输入的包含所述任务的所述运行状态的轨迹追踪的相关配置的配置信息进行配置以形成轨迹追踪配置文件，所述轨迹追踪配置文件用以配置需要监测的所述任务。

优选的，所述任务的状态信息包括，所述任务状态信息对应的动作信息，所述任务状态信息对应的任务编号信息，以及所述任务状态信息对应的时间信息；

所述动作信息，所述任务编号信息以及所述时间信息用以形成传送至所述上位机的预定数据格式。

优选的，所述上位机与所述汽车电子系统之间通过控制器局域网络总线模块进行通信。

优选的，所述上位机包括一操作界面，所述操作界面用以供使用者操作生成一启动指令，并将所述启动指令发送至所述汽车电子系统；

所述汽车电子系统根据所述启动指令获取所述任务的状态信息，并将所述任务的状态信息保存于所述储存模块中。

优选的，所述操作界面还用以供使用者操作生成一停止指令，并将所述停止指令发送至所述汽车电子系统；

所述汽车电子系统于接收所述第一停止指令后，停止获取所述任务的状态信息。

优选的，数据发送模块包括：

判断模块，所述判断模块用以判断所述储存模块中的所述存储空间是否为储满状态，并输出判断结果；

控制模块，连接所述判断模块，用于根据所述判断结果，在所述储存模块中的存储空间为所述储满状态时，控制

所述储存模块停止接收所述任务的状态信息，并形成一第一标志信号至所述上位机，并同时将储存于所述储存模块中的所述任务的状态信息发送至所述上位机。

优选的，所述上位机于接收所述第一标志信号后，并在完成接收所述储存模块中所有的所述任务的状态信息后，形成一第二标志信号至所述汽车电子系统，所述第二标志信号用以使所述汽车电子系统的所述储存模块继续保存所述任务的状态信息。

优选的，所述储存模块为内存储器中的数据缓冲区。

上述技术方案具有如下优点或有益效果：通过汽车电子系统中的监控模块可实时监控实时操作系统中的任务的状态信息，并将获取的任务的状态信息及时的保存与储存模块中，并在储存模块的储存空间处于存满状态时，汽车电子系统将任务的状态信息及时的发送至上位机，克服了现有技术中关于获取的任务的状态信息储存容易出现溢出的缺陷。

附图说明

参考所附附图，以更加充分的描述本发明的实施例。然而，所附附图仅用于说明和阐述，并不构成对本发明范围的限制。

图1为本发明一种基于实时系统的轨迹捕捉系统实施例的结构示意图。

图2为本发明一种基于实时系统的轨迹捕捉系统实施例中，关于数据发送模块的结构示意图；

图3为本发明一种基于实时系统的轨迹捕捉系统实施例中，关于增加额外时间记录的结构示意图。

附图标记表示：

(1)、汽车电子系统；(2)、上位机；(11)、监听模块；(12)、数据获取模块；(13)、数据处理模块；(14)、存储模块；(15)、数据发送模块；(21)、解析模块；(22)、显示模块；(151)、判断模块151；(152)、控制模块152。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

本发明包括一种基于实时系统的轨迹捕捉系统。

如图1所示，一种基于实时系统的轨迹捕捉系统的实施例，其中，轨迹捕捉系统应用在一汽车电子系统1中，轨迹捕捉系统具体包括：

汽车电子系统1上位机2，与汽车电子系统1连接；

汽车电子系统1汽车电子系统1包括：

监听模块11，用以监听汽车电子系统1中任务的运行状态，以获得任务的状态信息；

数据获取模块12，与监听模块11连接，用以获取被监听的任务的状态信息；

数据获取模块13，与数据获取模块12连接，用以将任务的状态信息保存至与数据获取模块13连接的一储存模块14中；

数据发送模块15，与储存模块14连接，用以保存任务的状态信息，并在储存模块14中的储存空间处于存满状态时，停止保存任务的状态信息将保存于储存空间内的任务的状态信息发送至上位机2；

上位机2包括：

解析模块21，用以对接收的所任务的状态信息进行解析以获得解析结果；

显示模块，与解析模块21连接，用以将解析结果以图形化的方式显示与上位机2中。

上述技术方案中，为了对实时系统中的任务进行捕捉任务轨迹，其任务轨迹即任务的状态信息可包括在所有引起任务、中断状态变化的地方记录下当时的时间、状态、动作，为了实现监控模块，可设置一些点应作为检测的关键点，具体检测点的设置如下：

初始化任务控制块时，自启动的任务状态改为就绪，此处植入监测点。激活任务后，任务状态变为就绪，植入监测点。结束任务后，任务状态变为挂起，植入监测点。

设置事件后，相应的任务状态变为就绪，植入监测点。等待事件后，相应的任务状态变为等待，植入监测点。

初始化完CPU以后，启动Trace。

新任务启动，任务状态变成运行，植入监测点。老任务恢复，任务状态变成运行，植入监测点。老任务恢复过来有两种情况，一种是从别的任务中恢复过来，一种是从中断中恢复过来，从别的任务恢复过来，在此加入监测点；从中断恢复过来先判断该中断是否需要显示，不需要则不加监测点，需要才加入监测点。

其中，在中断退出时，要恢复任务；在任务抢占任务的情况时，也要恢复任务。它们在代码中都走同一路径，而中断轨迹的显示，由使用者选择，当使用者不想显示中断轨迹时，此处就不记录恢复到任务的点，因此Os_SwitchToTask的后一个分支处要做一个判断条件，根据用户选择是否显示中断归轨迹而打点。

进入中断，抢占当前运行任务，当前运行任务状态变为挂起，加入监测点。

其中，当使用者不想显示某个中断轨迹时，使用者给出的参数是中断向量号，由中断向量号来识别到底哪个中断不显示，一个中断涉及四个点，依次为：抢占任务点、进入中断点、退出中断点、恢复任务点，这四个点中，中间两个点由用户自行添加，最后一个点在Os_SwitchToTask中后一分支判断，只有第一个点要做另行处理；

第一个点是在EnterISR2时插入，此时不能获取到中断向量号，因此这个点不可避免的已经被记录下来了，若记录后，发现用户不需要显示该中断号的运行轨迹，就发送一个标识，表示上一帧数据作废，并将相对时间点更新到作废点的前一个点。

中断退出时，最高优先级任务不是当前任务，将当前任务的状态变为就绪，加入监测点。

进入调度器后，先将当前任务挂起，加入监测点；

上述的检测点对实时操作系统中运行的任务做到实时的监控，并通过监测点此时检测点即构成了实时操作系统中的数据获取模块12，监测点将获取的任务的状态信息，保存至储存模块14中；

存储模块实时的观测器存储空间是否被占满，在出现占满状态时，通过数据发送模块15，将获取的任务的状态信息发送至上位机2中，通过上位机2对接收的任务的状态信息作出分析，方便使用者参考。

在一种较优的实施方式中，上位机2包括一配置工具，配置工具用以对使用者输入的包含任务的运行状态的轨迹追踪的相关配置的的配置信息进行配置以形成轨迹追踪配置文件，轨迹追踪配置文件用以配置需要监测的任务。

上述技术方案中，使用者可根据需要追踪的对象以及需要获取任务的追踪轨迹，可将包含轨迹追踪的相关配置信息通过配置工具进行配置，以形成轨迹追踪配置文件，其主要目的是将配置文件集成编译至实时操作系统的内核中做好准备。

在一种较优的实施方式中，上位机2包括一编译工具，编译工具用以将上位机2中包括的轨迹追踪配置文件、应用文件、追踪文件，与实时操作系统中的内核文件进行集成编译，已获得实时系统的新内核文件。

上述技术方案中，通过编译工具可将轨迹追踪配置文件、应用文件以及追踪文件以及实时操作系统中的内核进行集成编译，以获得实时操作系统新的内核文件，新的内核文件可放入汽车电子系统1的芯片中运行。

在一种较优的实施方式中，上位机2与汽车电子系统1之间通过控制器局域网络总线模块进行通信。

上述技术方案中，控制器局域网络总线模块(Controller Area Network,CAN的简称)，属于现场总线的范畴，它是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络，较之许多RS-485基于R线构建的分布式控制系统而言，基于CAN总线的分布式控制系统在以下方面具有明显的优越性：

网络各节点之间的数据通信实时性强，CAN控制器工作于多种方式，网络中的各节点都可根据总线访问优先权(取决于报文标识符)采用无损结构的逐位仲裁的方式竞争向总线发送数据，且CAN协议废除了站地址编码，而代之以对通信数据进行编码，这可使不同的节点同时接收到相同的数据，这些特点使得CAN总线构成的网络各节点之间的数据通信实时性强，并且容易构成冗余结构，提高系统的可靠性和系统的灵活性。而利用RS-485接口只能构成主从式结构系统，通信方式也只能以主站轮询的方式进行，系统的实时性、可靠性较差。

在一种较优的实施方式中，上位机2包括一操作界面，操作界面用以供使用者操作生成一启动指令，并将启动指令发送至汽车电子系统1；

汽车电子系统1根据启动指令获取任务的状态信息，并将任务的状态信息保存于储存模块14中。

上述技术方案中，实时操作系统在运行时，如果使用者需要获取任务的状态信息，可通过于上位机2的操作界面上操作形成启动指令发送至汽车电子系统1，其中操作界面可通过设置启动按钮，在使用者选择触发下生成操作指令，汽车电子系统1于接收启动指令后，开始执行监测，以及手机任务的状态信息；

而不需要相关的任务状态信息时，使用者在操作界面可不执行生成启动指令的操作，保证了实时操作系统在不监测下和监测下的工作。

在一种较优的实施方式中，操作界面还用以供使用者操作生成一停止指令，并将停止指令发送至汽车电子系统1；

汽车电子系统1于接收第一停止指令后，停止获取任务的状态信息。

上述技术方案中，若使用者需要停止当前的实时操作系统获取相关的任务的状态信息时，可通过在操作界面上操作生成一停止指令，并将操作指令发送至汽车电子系统1，其中操作界面上可通过设置停止按钮，使用者于触发操作按钮后，生成操作指令，汽车电子系统1于接收停止指令后停止获取实时操作系统中获取任务的状态信息，除非在接收到上位机2发送的启动指令。

在一种较优的实施方式中，数据发送模块15包括：

判断模块151，判断模块151用以判断储存模块14中的存储空间是否为储满状态，并输出判断结果；

控制模块152，连接判断模块151，用于根据判断结果，在储存模块14中的存储空间为储满状态时，控制储存模块14停止接收任务的状态信息，并形成一第一标志信号至上位机2，并同时将储存于储存模块14中的任务的状态信息发送至上位机2。

在一种较优的实施方式中，上位机2于接收第一标志信号后，并在完成接收储存模块14中所有的任务的状态信息后，形成一第二标志信号至汽车电子系统1，第二标志信号用以使汽车电子系统1的储存模块14上位机2继续保存任务的状态信息。

上述技术方案中，储存模块14在储存任务的状态信息时，会实时的判断储存模块14中的储存空间是否被占满，当处于占满状态时，储存模块14会将其标志位激活，即形成第一标志信号发送至上位机2；上位机2根据第一标志信号在接收储存模块14中的数据后，并在成功接收后发送一第二标志信号至汽车电子系统1；

汽车电子系统1根据第二标志信息号，将标志位设置为失效状态，以表示标志储存模块14中的储存空间为满。

在一种较优的实施方式中，储存模块14为内存储器中的数据缓冲区。

在一种较优的实施方式中，任务的状态信息包括，任务状态信息对应的动作信息，任务状态信息对应的任务编号信息，以及任务状态信息对应的时间信息；

动作信息，任务编号信息以及时间信息用以形成传送至上位机2的预定数据格式。

上述技术方案中，任务的状态信息还可包括：提供任务、中断属性值的显示，提供CPU负载率和堆栈使用率的显示，提供任务、中断运行轨迹的显示，提供导致错误的服务ID和错误类型的显示

在具体的实施方式中，如表1所示，任务状态信息本发明中采用4个字节的方式存储，其中，字节1的数字用以表示任务状态信息对应的动作信息的类型，字节2，用以表示对应的任务状态信息的任务编号信息，字节3和字节4用以表示任务状态信息对应的时间信息；

优选的，如下表所示，任务的状态信息用以下4个字节(Byte)格式存放在数据缓冲区中，

字节1	字节2	字节3	字节4
				1	TaskID	relative time	relative time
2	TaskID	relative time	relative time
				3	TaskID	relative time	relative time
4	TaskID	relative time	relative time
				5	TaskID	relative time	relative time
6	TaskID	relative time	relative time
				7	Error	relative time	relative time
8	IsrID	relative time	relative time
				9	IsrID	relative time	relative time
10	TaskID	relative time	relative time
				11	OSServiceId	relative time	relative time

表1

其中字节1中的数字表示动作的类型，如下表所示：

表2

其中TRACE_EXTRA_TIME是额外的附加记录，如图3所示，由于计时的两个时间点的相对时间不固定，其所占空间的大小为1-4个字节，所以当只有2个字节时，只需要1条记录即可存储，当有4个字节时，需要额外的添加一条专门记录，将其置于该计时点的前面，与后面的记录构成一条计时点。

ActionID记录中的relative time有两个字节，用来存放定时器寄存器的tick值，TRACE_EXTRA_TIME记录中的relative time有两个字节，用来存放定时器溢出的次数n，

以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种基于实时系统的轨迹捕捉系统，其特征在于，所述轨迹捕捉系统应用在一汽车电子系统中；

所述轨迹捕捉系统具体包括：上位机，与所述汽车电子系统连接；

所述汽车电子系统包括：

监听模块，用以监听所述汽车电子系统中任务的运行状态，以获得所述任务的状态信息；

数据获取模块，与所述监听模块连接，用以获取被监听的所述任务的所述状态信息；

数据处理模块，与所述数据获取模块连接，用以将所述任务的状态信息保存至与所述数据处理模块连接的一储存模块中；

数据发送模块，与所述储存模块连接，用以保存所述任务的状态信息，并在所述储存模块中的储存空间处于存满状态时，停止保存所述任务的状态信息将保存于所述储存空间内的所述任务的状态信息发送至一上位机；

所述上位机包括：

解析模块，用以对接收的所任务的状态信息进行解析以获得解析结果；

显示模块，与所述解析模块连接，用以将所述解析结果以图形化的方式显示与所述上位机中。

2.根据权利要求1中的轨迹捕捉系统，其特征在于，所述上位机包括一配置工具，所述配置工具用以对使用者输入的包含所述任务的所述运行状态的轨迹追踪的相关配置的配置信息进行配置以形成轨迹追踪配置文件，所述轨迹追踪配置文件用以配置需要监测的所述任务。

3.根据权利要求1中的轨迹捕捉系统，其特征在于，所述任务的状态信息包括，所述任务状态信息对应的动作信息，所述任务状态信息对应的任务编号信息，以及所述任务状态信息对应的时间信息；

所述动作信息，所述任务编号信息以及所述时间信息用以形成传送至所述上位机的预定数据格式。

4.根据权利要求1中的轨迹捕捉系统，其特征在于，所述上位机与所述汽车电子系统之间通过控制器局域网络总线模块进行通信。

5.根据权利要求1中的轨迹捕捉系统，其特征在于，所述上位机包括一操作界面，所述操作界面用以供使用者操作生成一启动指令，并将所述启动指令发送至所述汽车电子系统；

所述汽车电子系统根据所述启动指令获取所述任务的状态信息，并将所述任务的状态信息保存于所述储存模块中。

6.根据权利要求1中的轨迹捕捉系统，其特征在于，所述操作界面还用以供使用者操作生成一停止指令，并将所述停止指令发送至所述汽车电子系统；

所述汽车电子系统于接收所述第一停止指令后，停止获取所述任务的状态信息。

7.根据权利要求1中的轨迹捕捉系统，其特征在于，所述数据发送模块还包括：

判断模块，所述判断模块用以判断所述储存模块中的所述存储空间是否为储满状态，并输出判断结果；

控制模块，连接所述判断模块，用于根据所述判断结果，在所述储存模块中的存储空间为所述储满状态时，控制

所述储存模块停止接收所述任务的状态信息，并形成一第一标志信号至所述上位机，并同时将储存于所述储存模块中的所述任务的状态信息发送至所述上位机。

8.根据权利要求7中的轨迹捕捉系统，其特征在于，所述上位机于接收所述第一标志信号后，并在完成接收所述储存模块中所有的所述任务的状态信息后，形成一第二标志信号至所述汽车电子系统，所述第二标志信号用以使所述汽车电子系统的所述储存模块继续保存所述任务的状态信息。

9.根据权利要求1中的轨迹捕捉系统，其特征在于，所述储存模块为内存储器中的数据缓冲区。