CN107209689A

CN107209689A - 用于对机动车的音频处理进行时序安排的方法和相关操作系统

Info

Publication number: CN107209689A
Application number: CN201580075013.8A
Authority: CN
Inventors: 伊凡·布尔莫伊斯特尔
Original assignee: Arkamys SA
Current assignee: Arkamys SA
Priority date: 2014-12-16
Filing date: 2015-12-11
Publication date: 2017-09-26
Also published as: EP3234773B1; US20170322587A1; FR3030075B1; EP3234773A1; WO2016096656A1; FR3030075A1; KR20170097652A

Abstract

本发明涉及机动车的音频处理的时序安排的方法（10），音频处理包括单元功能（32）和多个输入和输出，单元功能（32）具有输入和输出以及由一个主时钟生成的采样频率，输入和输出具有一个帧尺寸和由一个主时钟产生的采样频率，方法包括以下步骤：将主时钟同步的单元功能（32）集合（40）为同步域（Ds）；计算（42）与所需时间相对应的最长处理时间（Tm），一方面，虽输入/输出是有序生成，所需时间为单元功能（32）处理所有输入帧的必要时间，另一方面，所需时间为使得单元功能（32）返回到初始状态的必要时间；以及根据最长处理时间（Tm），确定（44）对每个同步域（Ds）的单元功能（32）的时序安排（Of）。

Description

用于对机动车的音频处理进行时序安排的方法和相关操作系统

技术领域

本发明涉及一种用于对机动车的音频处理进行时序安排（scheduling）的方法，以及一种相关的操作系统。

对于包括非常丰富和多样的音频架构的机动车，本发明是特别有利的应用。

背景技术

机动车集成了越来越多的不同来源的以及用于不同外围设备的音频流。例如，机动车可以包括用于处理和读取来自CD播放器、MP3播放器、汽车收音机、集成GPS和蓝牙输入的音频流的装置。这些音频流可以通过两个前置扬声器、中央单元、两个后置扬声器和/或驾驶员使用的免提套件播放。

数字信号处理器以常规方式实现，来处理不同的音频流。数字信号处理器（文献中也称为DSP）是经过优化的微处理器，其尽可能快地运行应用，以对信号进行数字处理（滤波、信号提取等）。

由于开放式系统的出现、处理器性能的提高以及这些处理器的虚拟化容量的增大，一些音频处理操作在车辆的主处理器上执行。例如，机动车通常包括专用处理器，其用于对管理机动车的重要功能的机动车总线（CAN）进行管理，并能够模拟数字信号处理器的用途。

由一个或多个数字信号处理器以物理方式执行的音频处理操作，之后通过模拟这个先前的音频处理操作在主处理器上以单元功能的形式编程音频处理操作。每个单元功能包括至少一个输入或至少一个输出和由主时钟产生的采样频率。“主时钟”表示允许产生一个或多个采样频率的低级硬件时钟（在文献中也称为硬件）。主处理器还连接到多个输入和输出，其中每个输入/输出包括一个帧尺寸和一个由主时钟产生的采样频率。

根据特定时序安排的输入或输出的要求，通过主处理器实现这些单元功能。时序安排理论是运筹学的一个分支，其重点是计算执行任务的最佳日期。为此，通常需要同时分配执行这些任务所需的资源。时序安排问题可被认为是规划子问题（sub-problem），在规划子问题中必须确定执行规划的任务。

因此，在现有技术的系统中，是根据机动车的音频架构的输入或输出要求，来对处理器的任务的进行时序安排。当一个输入到达时，它同时由主处理器和数字信号处理器进行处理。

然而，对单元功能的这种时序安排无法对通常相对于彼此延迟的输入音频流进行有效处理。例如，当激活蓝牙以对驾驶员发出语音呼叫并且同时处理其他音频流时，由于音频流出现的时差和不同输入的主时钟之间的差异，一些音频流会被延迟。

发明内容

本发明旨在克服现有技术的缺点，通过提出根据对所有输入/输出都被使用的特别不利情况的模拟来对驱动机动车的音频处理进行时序安排的一种方法。

为此，根据第一方面，本发明涉及一种用于对机动车的音频处理进行时序安排的方法，所述音频处理包括由微处理器实现的多个单元功能，每个单元功能包括至少一个输入或至少一个输出和一个由主时钟产生的采样频率、以及多个输入和输出，每个输入/输出包括一个帧尺寸和一个由主时钟产生的采样频率，所述方法包括以下步骤：将单元功能集合为同步域，单元功能的主时钟是同步的；计算与所需时间相对应的最长处理时间，一方面，该时间为当按次序生成输入/输出时，通过单元功能来处理输入的所有帧所需，另一方面，该时间为使得单元功能返回到其初始状态所需；以及根据最长处理时间确定对每个同步域的单元功能的时序安排。

本发明有效地减少了延迟，从而提高了系统的响应性，并能够遵守由包括法国在内的某些国家实施的响应标准。本发明还减少了音频系统的开发时间和安装时间。

根据一个实施方式，该方法还包括通过异步采样频率转换器互连同步域的一个步骤。

根据一个实施方式，仅存储对输入/输出的时序安排。由于对输入/输出的时序安排和分配给每个单元功能的相对优先级，对单元功能的时序安排以唯一且可再现的方式获得。因此，相较于与通过输入/输出的出现生成的描述图，本发明提供了由服务控制的描述图。

根据一个实施方式，描述图被存储在可重新配置的文件中。因此，在结构修改和更新方面，车辆的音频架构更为灵活。

根据第二方面，本发明涉及一种包括一个框架的操作系统，该框架包括一种装置，用于将单元功能集合为同步域，所述单元功能的主时钟是同步的；计算与所需时间相对应的最长处理时间，一方面，所需时间为当按次序生成输入/输出时通过单元功能来处理输入帧所需，另一方面，所需时间为使得单元功能返回到初始状态所需；以及根据最长处理时间，确定对每个同步域的单元功能的时序安排。

根据一个实施方式，该系统包括一个文件，其包含对单元功能的时序安排的描述图；一个服务，能够根据输入和输出解释所述描述图；以及结构组件，由所述服务控制并且能够执行音频处理操作。

根据一个实施方式，系统包括在系统启动期间提前启动所述服务的装置。该实施方式提高了音频系统在启动过程中的响应性。

附图说明

参照附图，借助于下面给出的仅出于说明性目的的本发明实施方式的描述，可以更好地理解本发明，其中：

图1所示为根据本发明的一个实施方式的实现的时序安排方法的操作系统的结构示意图；

图2所示为图1中示出的软件框架的结构示意图；

图3所示为根据本发明的一个实施方式的时序安排方法的示意图。

具体实施方式

图1至图3所示为用于对机动车的音频处理进行时序安排的方法10，所述机动车包括以单元功能32的形式集成到操作系统12中的多个音频功能。本发明可以安装在所有增强型操作系统上，如Linux或Android。例如，操作系统12可以在ARM（注册商标）或Cortex（注册商标）处理器上运行。操作系统12包括应用级14，然后是多媒体应用子级15，最后是集成根据本发明的音频处理的音频处理子级16。

该音频处理子级16包括对一组结构组件29进行集合的框架19。在计算机编程中，框架是一套结构软件组件，该结构软件组件用于创建全部或部分软件包（架构）的基础和概要。该框架19在图2中由服务20（文献中通常称为“守护进程”）表示，所述服务20将控制信号26发送到结构组件29。服务20经由控制服务25由操作系统12控制，并且其行为由描述图22表示。

结构组件29处理应用23的数据，直到将它们发送到音频外围设备24以播放这些数据。结构组件29包括两个输入/输出模块30、35。输入信号可以来自蓝牙外围设备、家庭自动播放器模块、多媒体音乐播放器、麦克风、CD播放器或DVD播放器等。输出信号可以被发送到连接蓝牙的外围设备、一个或多个扬声器、或连接到高分辨率多媒体接口的外围设备等。其输入及其输出具有帧尺寸和采样频率，这些帧尺寸和采样频率可能不同。此外，每个输入/输出的采样频率由主时钟产生，采样频率在多个输入/输出之间可能不同。“主时钟”表示低级硬件时钟（或文献中的硬件）。

结构组件29还包括软件和/或硬件频率变换器31。音频处理操作由车辆内部的单元功能32和/或声音空间化功能33和/或集成高级音频效果的功能34来执行。功能32、33通常在音频处理链的高级阶段起作用，而单元功能32在音频处理链的开始处就起作用。单元功能32将高度多样化的处理操作（例如放大器、滤波器、多路复用器、多路解复用器、分频器、均衡器、限幅器等）集合，。因此其功能在结构上是高度异构的，因为一些需要一个输入信号并提供一个输出信号，而另一些则需要两个输入信号并提供一个输出信号，而其他需要一个输入信号并提供两个输出信号。此外，其功能使用不同的输入帧尺寸、输出帧尺寸和不同的采样频率。每个结构组件29的采样频率进一步由主时钟产生，该采样频率在多个结构组件29之间可能不同。

图3所示的本发明的时序安排方法10，其根据实施的结构组件29的特征来定义描述图22。时序安排理论是运筹学的一个分支，其重点是计算执行任务的最佳日期。为此，通常需要同时分配执行这些任务所需的资源。时序安排问题可被认为是必须确定计划任务的执行的规划子问题。

时序安排方法10包括第一步骤，第一步骤包括将单元功能32、同步的主时钟集合40至同步域Ds。通常存在两个或三个同步域，但是可能根据安装的单元功能32而变化。第二步骤包括计算42最长处理时间Tm。对于这一步骤，对于输入/输出是按次序生成的理想情况，模拟30、35的输入/输出活动。根据每个输入/输出的采样频率和帧尺寸确定输入/输出的处理时间。执行输入/输出的处理直到达到最长处理时间Tm，使得单元功能32返回到其初始状态。

随后的步骤包括根据最长处理时间Tm，确定44对每个同步域Ds的单元功能32的时序安排Of。对同步域的单元功能的时序安排是唯一的，并且总是可重现的。其通过以下元素的共存获得：在时间Tm中输入/输出的次序；赋予每个单元功能32的相对优先级；单元功能32的输入数据的可用性；以及移除单元功能32的输出数据的设备。输入的可用性状态和移除输出数据的设备的状态是周期性的，使得所有单元功能具有相同的初始状态。这个周期是时间Tm的倍数。

接下来的步骤包括通过异步采样频率转换器（文献中的ASRC）互连46同步域Ds。最终步骤包括存储48对输入/输出的时序安排Of和单元功能32之间的相对优先级，使得时序安排可以控制服务20的动作。描述图22优选地存储在可重新配置的文件中。例如，描述图22可以用可扩展标记语言（XML）文件进行编码。如果用户在时序安排方法10的实施期间下载未知的新应用，或者如果用户对机动车的音频架构进行结构修改，则描述图22可能会被重新定义。

因此，相较于通过输入/输出的出现生成的描述图，本发明提供了由该服务20控制的描述图22。本发明有效地减少并控制了延迟，从而提高了系统的响应性，并能够遵守由包括法国在内的某些国家实施的响应标准。由于图形的某些部分的优先级高于其他部分，因此这些部分可能受益于最小的延迟。本发明还减少了音频系统的开发时间和安装时间。因此，在结构修改和更新方面，车辆的音频架构更为灵活。时序安排是周期性的（n * Tm），一个周期结束时，系统返回到与所有输入/输出和所有单元功能32的初始状态相同的状态。因此，通过确保时序安排在时序安排周期中不会引起阻塞，可以确保不会发生阻塞并能获得实时系统。此外，操作系统12可以包括一个装置，其用于在操作系统12启动期间提前启动服务20，从而提高音频系统的响应性。

Claims

1.一种用于对机动车的音频处理进行时序安排的方法（10），所述音频处理包括：

- 由一个微处理器实施的多个单元功能（32），每个单元功能（32）包括至少一个输入或至少一个输出、和由一个主时钟产生的一个采样频率，以及

- 多个输入和输出，其中每个输入/输出包括一个帧尺寸和由一个主时钟产生的一个采样频率，

其特征在于，所述方法包括以下步骤：

- 集合（40）步骤：将主时钟同步的所述单元功能（32）集合（40）为同步域（Ds），

- 计算（42）步骤：计算（42）一个最长处理时间（Tm），该最长处理时间（Tm）与所需时间相对应，一方面，当输入/输出是有序生成时，所述所需时间为所述单元功能（32）处理所有输入帧的时间，另一方面，所述所需时间为使得所述单元功能（32）返回到其初始状态的时间，以及

- 确定（44）步骤：根据所述最长处理时间（Tm），确定（44）对每个同步域（Ds）的所述单元功能（32）的时序安排（Of）。

2.如权利要求1所述的时序安排的方法，其特征在于，所述方法还包括一个步骤，所述步骤包括通过异步采样频率转换器（ASRC）将同步域（Ds）互连（46）。

3.如权利要求1或2所述的时序安排的方法，其特征在于，仅存储所述输入/输出的时序安排（Of）。

4.如权利要求3所述的时序安排的方法，其特征在于，所述描述图（22）存储在一个可重新配置的文件中。

5.一种包括一个框架（19）的操作系统，所述框架（19）包括手段，用于：

- 将主时钟同步的所述单元功能（32）集合（40）为同步域（Ds），

- 计算（42）一个最长处理时间（Tm），该最长处理时间（Tm）与所需时间相对应，一方面，虽然输入/输出是有序生成的，所述所需时间为所述单元功能（32）处理所有输入帧的时间，另一方面，所述所需时间为使得所述单元功能（32）返回到其初始状态的时间，以及

- 根据所述最长处理时间（Tm），确定（44）对每个同步域（Ds）的所述单元功能（32）的时序安排（Of）。

6.如权利要求5所述的操作系统，其特征在于，包括：

- 一个文件，包括对所述单元功能（32）的时序安排（Of）的一个描述图（22），

- 一个服务（20），能够根据输入和输出解释所述描述图（22），以及

- 结构组件（29），由所述服务（20）控制并且能够执行音频处理操作。

7.如权利要求6所述的操作系统，其特征在于，包括用于在所述系统启动期间提前启动所述服务（20）的手段。