CN107479979A - 一种变速箱控制单元的cpu负载率优化方法及系统 - Google Patents

一种变速箱控制单元的cpu负载率优化方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种变速箱控制单元的CPU负载率优化方法及系统，该方法包括：通过底层软件定义变速箱控制单元的各I/O接口频率，并获取待执行任务的执行频率，由于本发明根据待执行任务的执行频率调用不同频率的I/O接口，其中，执行频率越高的任务调用的I/O接口频率越高，这样对调用I/O接口进行了优化：执行频率越高的任务调用频率高的I/O接口，避免I/O接口性能浪费，并避免执行频率高的任务频繁调用频率低的I/O接口以满足性能要求，即避免了单个I/O接口在同一个任务中被多次调用，有效降低了CPU负载率。

Description

一种变速箱控制单元的CPU负载率优化方法及系统
技术领域
本发明涉及汽车制造技术领域，特别涉及一种变速箱控制单元的CPU负载率优化方法及系统。
背景技术
CPU负载率(CPU_load)表示一段时间内变速箱控制单元内部的负载率，这个指标可以用于反映变速箱控制单元内部CPU的资源占用状况。如果在变速箱量产阶段，变速箱控制单元CPU_Load过高，会导致后期变速箱控制单元上层软件在维护时比较困难，且可能导致软件运行过程中出现不可预知的错误。CPU_load计算方法为单位时间内变速箱控制单元执行非空语句的时间占比。
CPU_Load是基于利用率计算的，即实际软件执行时间与总共时间的比值。影响CPU_Load的因素包含CPU运算能力、底层软件、CAN通讯、上层软件逻辑算法及硬件I/O接口调用。由于对底层软件、CAN通讯以及上层软件逻辑算法进行优化的可能性较小，因此，CPU_Load优化主要从硬件I/O接口调用方面进行优化。
对于变速箱控制单元CPU_Load优化，目前是通过更换系统时钟更高的变速箱控制单元。然而，由于现有技术对变速箱控制单元上层软件关注较少，虽然可以通过更换系统时钟更高的变速箱控制单元解决CPU_Load过高的问题，但是需要重新计算配置所有与系统时钟相关的组件/模型，这相当于重新开发一个新的项目。
发明内容
本发明提供了一种变速箱控制单元的CPU负载率优化方法及系统，解决现有技术变速箱控制单元CPU_Load高时，只能更换系统时钟更高的变速箱控制单元的问题。
本发明提供了一种变速箱控制单元的CPU负载率优化方法，包括：
通过底层软件定义变速箱控制单元的各I/O接口频率；
获取待执行任务的执行频率；
根据待执行任务的执行频率调用不同频率的I/O接口，其中，执行频率越高的任务调用的I/O接口频率越高。
优选地，所述方法还包括：
监测变速箱控制单元的CPU负载率；
当CPU负载率超过设定阈值时，对执行频率小于频率阈值的任务对应的输出接口进行状态监测；
当输出接口的输出状态没有改变时，禁止调用待执行任务对应的I/O接口，使用输出接口前一时刻的输出值作为当前时刻的输出值；
当输出接口的输出状态发生改变时，调用待执行任务对应的I/O接口以获取当前时刻的输出值。
优选地，所述执行频率小于频率阈值的任务包括以下任意一种或多种：
电磁阀电流控制、电磁阀颤振控制和传感器供电。
优选地，所述方法还包括：
当采用如上所述的方法对输出接口进行优化之后，CPU负载率超过设定阈值时，更换系统时钟更高的变速箱控制单元。
相应地，本发明还提供了一种变速箱控制单元的CPU负载率优化系统，包括：
频率定义模块，用于通过底层软件定义变速箱控制单元的各I/O接口频率；
执行周期获取模块，用于获取待执行任务的执行频率；
接口调用模块，用于根据待执行任务的执行频率调用不同频率的I/O接口，其中，执行频率越高的任务调用的I/O接口频率越高。
优选地，所述系统还包括：
负载率监测模块，用于监测变速箱控制单元的CPU负载率；
接口状态监测模块，用于当CPU负载率超过设定阈值时，对执行频率小于频率阈值的任务对应的输出接口进行状态监测；
接口调用优化模块，用于当输出接口的输出状态没有改变时，禁止调用待执行任务对应的I/O接口，使用输出接口前一时刻的输出值作为当前时刻的输出值；当输出接口的输出状态发生改变时，调用待执行任务对应的I/O接口以获取当前时刻的输出值。
优选地，所述执行频率小于频率阈值的任务包括以下任意一种或多种：
电磁阀电流控制、电磁阀颤振控制和传感器供电。
优选地，所述系统还包括：
提示模块，用于如权利要求6所述的系统对输出接口进行优化之后，CPU负载率超过设定阈值时，更换系统时钟更高的变速箱控制单元。
本发明提供的一种变速箱控制单元的CPU负载率优化方法及系统，包括：通过底层软件定义变速箱控制单元的各I/O接口频率，并获取待执行任务的执行频率，由于本发明根据待执行任务的执行频率调用不同频率的I/O接口，其中，执行频率越高的任务调用的I/O接口频率越高，这样对调用I/O接口进行了优化：执行频率越高的任务调用频率高的I/O接口，避免I/O接口性能浪费，并避免执行频率高的任务频繁调用频率低的I/O接口以满足性能要求，即避免了单个I/O接口在同一个任务中被多次调用，有效降低了CPU负载率。
进一步地，本发明实施例提供的变速箱控制单元的CPU负载率优化方法及系统，在CPU负载率超过设定阈值时，对执行频率小于频率阈值的任务对应的输出接口进行状态监测，状态包括：改变和不改变两种，使得本发明可以在状态没有改变时，使用输出接口前一时刻的输出值作为当前时刻的输出值，而大部分任务，例如传感器供电、电磁阀电流控制等，在上一时刻的输出值与当前时刻的输出值相同，这样可以通过I/O接口直接完成输出，而无需再次调用I/O接口，即有效降低了I/O接口的调用频率，从而降低了CPU负载率。
进一步地，本发明实施例提供的变速箱控制单元的CPU负载率优化方法及系统，在无法通过优化调用I/O接口的方法降低CPU负载率时，提醒更换系统时钟更高的变速箱控制单元，以满足实际需求。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为根据本发明实施例提供的变速箱控制单元的CPU负载率优化方法的第一种流程图；
图2为根据本发明实施例提供的变速箱控制单元的CPU负载率优化方法的第二种流程图；
图3为根据本发明实施例提供的变速箱控制单元的CPU负载率优化方法的第三种流程图；
图4为根据本发明实施例提供的变速箱控制单元的CPU负载率优化系统的第一种结构示意图；
图5为根据本发明实施例提供的变速箱控制单元的CPU负载率优化系统的第二种结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的参数或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
本发明提供的一种变速箱控制单元的CPU负载率优化方法及系统，旨在通过优化I/O接口的调用方法来降低CPU负载率。例如，1个模数转换器ADC接口放在1ms任务中，CPU_load为a％。放在5ms任务中，CPU_load为0.2a％。放在10ms任务中，CPU_load为0.1a％，在单位时间内执行的次数越多，CPU_load越高，也就是说，如果单个接口在同一个任务中被多次调用，则CPU_load成倍增长。本发明通过从硬件I/O接口调用方面优化CPU负载率，解决现有技术CPU负载率高时，只能更换系统时钟更高的变速箱控制单元的问题。
为了更好的理解本发明的技术方案和技术效果，以下将结合流程示意图对具体的实施例进行详细的描述。如图1所示，为根据本发明实施例提供的变速箱控制单元的CPU负载率优化方法的第一种流程图，该方法可以包括以下步骤：
步骤S01，通过底层软件定义变速箱控制单元的各I/O接口频率。
在本实施例中，该底层软件可以为：底层硬件驱动软件。I/O接口频率可以为1/2ms、1/2.5ms、1/5ms、1/10ms等。
步骤S02，获取待执行任务的执行频率。
在本实施例中，待执行任务的执行周期可以为5ms、10ms、20ms、50ms等，相应的执行频率可以为1/5ms、1/10ms、1/20ms、1/50ms等。
步骤S03，根据待执行任务的执行频率调用不同频率的I/O接口，其中，执行频率越高的任务调用的I/O接口频率越高。
在本实施例中，通过合理的分配执行任务调用的I/O接口可以有效优化CPU负载率。
需要说明的是，当执行频率低的任务被分配调用频率高的I/O接口时，待执行任务调用I/O接口的频率取决于待执行任务的执行频率。
本发明提供的变速箱控制单元的CPU负载率优化方法，通过底层软件定义变速箱控制单元的各I/O接口频率，并获取待执行任务的执行频率，由于本发明根据待执行任务的执行频率调用不同频率的I/O接口，其中，执行频率越高的任务调用的I/O接口频率越高，这样对调用I/O接口进行了优化：执行频率越高的任务调用频率高的I/O接口，避免I/O接口性能浪费，并避免执行频率高的任务频繁调用频率低的I/O接口以满足性能要求，即避免了单个I/O接口在同一个任务中被多次调用，有效降低了CPU负载率。
如图2所示，为根据本发明实施例提供的变速箱控制单元的CPU负载率优化方法的第二种流程图。
在本实施例中，所述方法还包括：
步骤S21，监测变速箱控制单元的CPU负载率。具体地，可以是基于利用率计算得到，即实际软件执行时间与总共时间的比值：单位时间内变速箱控制单元执行非空语句的时间占比。
步骤S22，当CPU负载率超过设定阈值时，例如50％、60％、70％、80％等，对执行频率小于频率阈值的任务对应的输出接口进行状态监测。该频率阈值可以根据经验或实验结果而定，例如，该频率阈值可以较大，例如1/10ms，即大多数任务对应的输出接口都需要进行状态监测，也可以是所有任务对应的输出接口都需要进行状态监测；此外，为了避免监测量过大，可以将频率阈值设定的较小，例如1/50ms，仅对执行频率较小的任务对应的输出接口进行状态监测，例如，电磁阀电流控制、电磁阀颤振控制和传感器供电等。
步骤S23，当输出接口的输出状态没有改变时，禁止调用待执行任务对应的I/O接口，使用输出接口前一时刻的输出值作为当前时刻的输出值。也就是说，当输出状态未发生改变时，当前时刻的输出值与前一时刻的输出值相同，可以直接采用前一时刻的输出值输出，这样就可以减少一次对I/O接口的调用，而减少对I/O接口的调用可以有效减小CPU负载率。
步骤S24，当输出接口的输出状态发生改变时，调用待执行任务对应的I/O接口以获取当前时刻的输出值。当输出状态发生改变时，需要通过调用待执行任务对应的I/O接口以获取当前时刻的准确输出值，这样保证了输出值的准确度。
通过上述步骤，即可在保证输出值的准确度的前提下，大幅度减小调用I/O接口的次数，即可有效减小CPU负载率。
本发明提供的变速箱控制单元的CPU负载率优化方法，在CPU负载率超过设定阈值时，对执行频率小于频率阈值的任务对应的输出接口进行状态监测，状态包括：改变和不改变两种，使得本发明可以在状态没有改变时，使用输出接口前一时刻的输出值作为当前时刻的输出值，而大部分任务，例如传感器供电、电磁阀电流控制等，在上一时刻的输出值与当前时刻的输出值相同，这样可以通过I/O接口直接完成输出，而无需再次调用I/O接口，即有效降低了I/O接口的调用频率，有效降低了CPU负载率。
如图3所示，为根据本发明实施例提供的变速箱控制单元的CPU负载率优化方法的第三种流程图。
在本实施例中，所述方法还包括：
步骤S31，当采用如上所述的方法对输出接口进行优化之后，CPU负载率仍然超过设定阈值时，更换系统时钟更高的变速箱控制单元。也就是说，通过优化调用I/O接口的方法已无法使得CPU负载率满足实际需求时，就需要通过更换系统时钟更高的变速箱控制单元来满足实际需要。
相应地，本发明还提供了与上述方法对应的变速箱控制单元的CPU负载率优化系统，如图4所示，为根据本发明实施例提供的变速箱控制单元的CPU负载率优化系统的第一种结构示意图，该系统可以包括：
频率定义模块401，用于通过底层软件定义变速箱控制单元的各I/O接口频率。
执行周期获取模块402，用于获取待执行任务的执行频率。
接口调用模块403，用于根据待执行任务的执行频率调用不同频率的I/O接口，其中，执行频率越高的任务调用的I/O接口频率越高。
本发明提供的变速箱控制单元的CPU负载率优化系统可以有效优化调用I/O接口，从而达到优化CPU负载率的目的。
如图5所示，为根据本发明实施例提供的变速箱控制单元的CPU负载率优化系统的第二种结构示意图，该系统还可以包括：
负载率监测模块501，用于监测变速箱控制单元的CPU负载率。
接口状态监测模块502，用于当CPU负载率超过设定阈值时，对执行频率小于频率阈值的任务对应的输出接口进行状态监测。
接口调用优化模块503，用于当输出接口的输出状态没有改变时，禁止调用待执行任务对应的I/O接口，使用输出接口前一时刻的输出值作为当前时刻的输出值；当输出接口的输出状态发生改变时，调用待执行任务对应的I/O接口以获取当前时刻的输出值。
其中，所述执行频率小于频率阈值的任务包括以下任意一种或多种：电磁阀电流控制、电磁阀颤振控制和传感器供电。本实施例通过负载率监测模块501对执行频率小于频率阈值的任务对应的输出接口进行状态监测，其中，状态包括：改变和不改变两种，使得本发明可以在状态没有改变时，使用输出接口前一时刻的输出值作为当前时刻的输出值，而大部分任务，例如传感器供电、电磁阀电流控制等，在上一时刻的输出值与当前时刻的输出值相同，这样可以通过I/O接口直接完成输出，而无需再次调用I/O接口，即有效降低了I/O接口的调用频率。
在其他实施例中，所述系统还可以包括：
提示模块504，用于如上所述的系统对输出接口进行优化之后，CPU负载率仍然超过设定阈值时，表面变速箱控制单元的时钟无法满足使用要求，因此需要更换系统时钟更高的变速箱控制单元。
在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。
本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的装置中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。
此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。
本发明的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本领域的技术人员应当理解，可以在实践中使用微处理器或者数字信号处理器(DSP)来实现根据本发明实施例的用于多操作端远程操控单操作对象的系统中的一些或者全部功能。本发明还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的设备或者系统程序(如计算机程序和计算机程序产品)。这样的实现本发明的程序可以存储在计算机可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网的网站上下载得到，也可以在载体信号上提供，或者以任何其他形式提供。
应该注意的是，上述实施例是对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或者步骤等。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干系统的单元权利要求中，这些系统中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

Claims (8)

1.一种变速箱控制单元的CPU负载率优化方法，其特征在于，包括：
通过底层软件定义变速箱控制单元的各I/O接口频率；
获取待执行任务的执行频率；
根据待执行任务的执行频率调用不同频率的I/O接口，其中，执行频率越高的任务调用的I/O接口频率越高。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
监测变速箱控制单元的CPU负载率；
当CPU负载率超过设定阈值时，对执行频率小于频率阈值的任务对应的输出接口进行状态监测；
当输出接口的输出状态没有改变时，禁止调用待执行任务对应的I/O接口，使用输出接口前一时刻的输出值作为当前时刻的输出值；
当输出接口的输出状态发生改变时，调用待执行任务对应的I/O接口以获取当前时刻的输出值。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述执行频率小于频率阈值的任务包括以下任意一种或多种：
电磁阀电流控制、电磁阀颤振控制和传感器供电。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
当采用如权利要求2所述的方法对输出接口进行优化之后，CPU负载率超过设定阈值时，更换系统时钟更高的变速箱控制单元。
5.一种变速箱控制单元的CPU负载率优化系统，其特征在于，包括：
频率定义模块，用于通过底层软件定义变速箱控制单元的各I/O接口频率；
执行周期获取模块，用于获取待执行任务的执行频率；
接口调用模块，用于根据待执行任务的执行频率调用不同频率的I/O接口，其中，执行频率越高的任务调用的I/O接口频率越高。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：
负载率监测模块，用于监测变速箱控制单元的CPU负载率；
接口状态监测模块，用于当CPU负载率超过设定阈值时，对执行频率小于频率阈值的任务对应的输出接口进行状态监测；
接口调用优化模块，用于当输出接口的输出状态没有改变时，禁止调用待执行任务对应的I/O接口，使用输出接口前一时刻的输出值作为当前时刻的输出值；当输出接口的输出状态发生改变时，调用待执行任务对应的I/O接口以获取当前时刻的输出值。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述执行频率小于频率阈值的任务包括以下任意一种或多种：
电磁阀电流控制、电磁阀颤振控制和传感器供电。
8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：
提示模块，用于如权利要求6所述的系统对输出接口进行优化之后，CPU负载率超过设定阈值时，更换系统时钟更高的变速箱控制单元。
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