CN110471757A - 一种车载智能天线系统的软件架构及汽车 - Google Patents

一种车载智能天线系统的软件架构及汽车 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种车载智能天线系统的软件架构及汽车，以解决现有技术中车载智能天线系统的软件可扩展性差的问题。该车载智能天线系统的软件架构，所述车载智能天线系统的软件架构从上到下包括：应用层；SDK层，所述SDK层用于进行数据分发处理，所述SDK层中记录有与所述应用层中的每一应用程序分别对应的SID码信息的SID码注册表；SERVICE层，所述SERVICE层用于进行数据收发处理；BSP层，所述BSP层用于为操作系统提供虚拟的硬件平台；在所述车载智能天线系统启动后，所述应用层中的应用数据申请线程向所述SDK层发送数据订阅请求；所述SDK层根据所述数据订阅请求，对所述SERVICE层接收到的数据进行分发。

Description

一种车载智能天线系统的软件架构及汽车
技术领域
本发明涉及汽车车载智能天线系统领域，具体是一种车载智能天线系统的软件架构及汽车。
背景技术
智能天线是随着整车电子架构不断发展产生的新电子控制单元(ElectronicControl Unit, ECU)。该控制器集成了遥控钥匙、轮胎胎压监控系统、蓝牙数字钥匙、经典蓝牙和WIFI、收音机以及4G MODEM芯片。将除了低频外的其他射频模块进行了集成，并放置到车顶。该架构在降低整车成本，提升射频性能的同时，也使得整车电子架构向5G和V2X演进变得更加容易。
当前ECU的软件架构主要有两种类型，一种是基于Adaptive Autosar构建一套复杂的软件架构，一种是基于ECU功能开发。其中前者当前并无成熟量产经验，且相对效率较低；而后者在可扩展性上存在问题。
智能天线将其他ECU的功能集成到一起，如何设计一种低成本、高效率、易扩展的软件成为重要的一环。
发明内容
本发明的目的在于提供一种车载智能天线系统的软件架构及汽车，以解决现有技术中车载智能天线系统的软件可扩展性差的问题。
本发明的技术方案为：
本发明提供了一种车载智能天线系统的软件架构，所述车载智能天线系统的软件架构从上到下包括：
应用层；
SDK层，所述SDK层用于进行数据分发处理，所述SDK层中记录有与所述应用层中的每一应用程序分别对应的SID码信息的SID码注册表；
SERVICE层，所述SERVICE层用于进行数据收发处理；
BSP层，所述BSP层用于为操作系统提供虚拟的硬件平台；
在所述车载智能天线系统启动后，所述应用层中的应用数据申请线程向所述SDK层发送数据订阅请求；
所述SDK层根据所述数据订阅请求，对所述SERVICE层接收到的数据进行分发。
优选地，所述应用层包括：作为父进程的守护进程，以及作为子进程的业务进程和系统进程；
在所述车载智能天线系统上电时，所述守护进程启动，并创建所述业务进程和所述系统进程；
所述业务进程启动后，所述业务进程启动一个内存处理线程，所述内存处理线程启动后向操作系统申请一片内存；
所述业务进程中的应用内存申请线程在启动时，向所述内存处理线程提出内存申请；
所述内存处理线程根据所述内存申请，向所述应用内存申请线程进行内存分发。
优选地，所述SDK层包括接收消息处理线程，所述SDK层根据所述数据订阅请求，对所述SERVICE层接收到的数据进行分发的步骤包括：
所述接收消息处理线程对所述SERVICE层接收到的数据进行类型划分，并在每一类型的数据中分别增加一个用于记录SID码的字节，不同类型的数据对应的SID码不同；
所述接收消息处理线程接收所述数据订阅请求，并依据存储在本地的SID码注册表进行SID 码比对，以确定发送给所述应用数据申请线程的目标类型数据；
将所述目标类型数据分发至所述应用数据申请线程的消息阵列。
优选地，在所述应用层中的应用程序增加一项或多项功能时，在所述业务进程中对应增加的应用线程向所述SDK层中的服务台发出SID码注册请求，所述SDK层中的服务台接收所述SID码注册请求，并在所述SID码注册表中进行SID码记录。
优选地，所述内存处理线程根据所述内存申请，向所述应用内存申请线程进行内存分发的步骤包括：
若所述内存处理线程在同一时刻仅接收到一个应用内存申请线程发送的内存申请，则依据一个所述应用内存申请线程所需的需求内存容量进行内存分发；
若所述内存处理线程在同一时刻接收到至少两个应用内存申请线程发送的内存申请，则根据预存的应用内存申请线程优先级排序表，确定至少两个应用内存申请线程由高到低的优先级排序；
按照至少两个应用内存申请线程由高到低的优先级排序，依据每一所述应用内存申请线程所需的需求内存容量进行内存分发。
优选地，所述内存处理线程按照一个或每一所述应用内存申请线程所需的需求内存容量进行内存分发的步骤包括：
比对所述应用内存申请线程所需的需求内存容量和所述内存处理线程的剩余可用内存容量；若所述需求内存容量小于或等于所述剩余可用内存容量，则按照所述需求内存容量进行内存分发；
若所述需求内存容量大于所述剩余可用内存容量，则向所述应用内存申请线程反馈内存不足的警告信息；并在所述内存处理线程的剩余可用内存容量变化至大于或等于所述需求内存容量的状态时，按照所述需求内存容量进行内存分发。
优选地，所述内存处理线程在收到所述应用内存申请线程的内存申请时，记录所述应用内存申请线程的申请记录；
在所述应用内存申请线程将所申请到的内存归还给所述内存处理线程后，所述内存处理线程对剩余可用内存容量进行容量更新，并消除所述应用内存申请线程的申请记录。
优选地，所述SDK层还包括发送消息处理线程，所述业务进程中的应用数据发送线程将待发送数据发送给所述发送消息处理线程，所述发送消息处理线程控制所述SERVICE层对所述待发送数据进行发送。
优选地，所述应用层中集成有GNSS应用程序，TSP应用程序，E-CALL应用程序，Damon应用程序和FM应用程序。
根据本发明的另一方面，本发明还提供了一种汽车，包括上述的车载智能天线系统的软件架构。
本发明的有益效果为：
本发明上述方案，在应用层需要增加新功能时，只需要向SDK层中的服务台进行SID码注册，然后，再通过应用层自身向SDK层发送数据订阅请求，SDK层基于数据订阅请求进行数据分发，从而提高了软件架构的可扩展性；应用层对应应用程序的分发采用应用内存申请线程进行内存自申请的机制，可以避免应用程序直接向操作系统申请内存错误时导致程序直接崩溃，也更利于对内存使用的管理和控制。本发明构建了一个鲁棒性强和可扩展性强的软件架构。
附图说明
图1为本发明的系统的软件架构图；
图2为本发明中的内存处理线程在进行内存分发时的流程图；
图3为本发明的在进行数据分发时的示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明提供了一种车载智能天线系统的软件架构，所述车载智能天线系统的软件架构从上到下包括：应用层8；SDK层7，所述SDK层7用于进行数据分发处理，所述SDK层7中记录有与所述应用层8中的每一应用程序分别对应的SID码信息的 SID码注册表；SERVICE层6，所述SERVICE层6用于进行数据收发处理；BSP层，所述 BSP层用于为操作系统提供虚拟的硬件平台；在所述车载智能天线系统启动后，所述应用层 8中的应用数据申请线程向所述SDK层7发送数据订阅请求；所述SDK层7根据所述数据订阅请求，对所述SERVICE层6接收到的数据进行分发。
其中，SERVICE层6在接收到数据时，根据与其它接口间的传输协议，对接收到的数据进行完整性，正确性校验。例如，SERVICE层6根据与整车网关之间的传输协议，对通过CAN总线传输至SERVICE层6的报文数据进行CRC校验码校验，来校验报文数据的完整性。Service层6分为5个不同的线程，5个线程轮询是否有接收数据，该线程在接收到数据时将数据发送给SDK层7。该SERVICE层6可用于收发串口数据，以太网数据等。
所述应用层8中集成有GNSS应用程序，TSP应用程序，E-CALL应用程序，Damon 应用程序和FM应用程序。
如图1，对于本申请实施例中的BSP(Board Support Package，板级支持包)层来说，其由下至下包括有：BootLoader1、Linux驱动层2、Linux内核3、Linux文件系统4、中间件5。BootLoader1(引导加载程序)是操作系统加电后运行的第一段软件代码，可以初始化硬件设备、建立内存空间映射图，从而将操作系统的软硬件环境带到一个合适状态，以便为最终调用操作系统内核准备好正确的环境。Linux驱动层2作用在于引导Linux内核 3；Linux内核3的作用则是挂载Linux文件系统和启动相关的应用程序，Linux文件系统4 中的文件是数据的集合，Linux文件系统4不仅包含着文件中的数据而且还有Linux文件系统4的结构，所有Linux用户和程序看到的文件、目录、软连接及文件保护信息等都存储在其中。中间件5是一种独立的系统软件或服务程序，分布式应用软件借助这种软件在不同的技术之间共享资源。中间件5位于操作系统之上，管理计算机资源和网络通讯。是连接两个独立应用程序或独立系统的软件。
本申请中，由于该SDK层7对于SERVICE层6接收到的数据的分发是依据应用数据申请线程来进行分发的，也即，SDK层7对于数据的分发是基于订阅加分发的策略。在应用层8中的应用程序增加功能时，应用程序数据申请线程通过向SDK层7发送订阅请求，使得SDK层7根据该订阅请求进行数据分发。对于整个软件架构来说，只需要对应用层8中的程序进行更新处理，使得该软件架构的可扩展性能强。
优选地，如图1所示，所述应用层8包括：作为父进程的守护进程11，以及作为子进程的业务进程12和系统进程13；在所述车载智能天线系统上电时，所述守护进程11启动，并创建所述业务进程12和所述系统进程13；所述业务进程12启动后，所述业务进程12启动一个内存处理线程，所述内存处理线程启动后向操作系统申请一片内存；所述业务进程12中的应用内存申请线程在启动时，向所述内存处理线程提出内存申请；所述内存处理线程根据所述内存申请，向所述应用内存申请线程进行内存分发。
内存处理线程通过向操作系统预先申请一大片内存，对于应用层8中的应用程序来说，所有需要使用内存的应用程序都通过该内存处理线程进行内存申请，而不需要应用程序直接向操作系统申请内存。这样，可以避免应用程序直接向操作系统申请内存错误时导致程序直接崩溃，也更利于对内存使用的管理和控制。
具体来说，在本申请中，对于内存处理线程来说，其可能在同一时刻仅接收到一个应用内存申请线程的内存申请，也可能同时接收到至少两个应用内存申请线程的内存申请。对于内存处理线程来说，需要设计其在接收到内存申请后，对内存进行分发的机制。如图3 来说，在应用层8中存在一应用内存申请线程的优先级排序表，该优先级排序表根据应用程序的重要程度等级进行排序。如图2所示，内存处理线程在接收到内存申请时，进行以下步骤处理：
步骤301，首先确定接收到的内存申请线程的内存申请数量；
步骤302，若内存申请数量为1个，则内存处理线程直接确定该一个内存申请所需的需求内存容量，并确定当前的剩余可用内存容量；
步骤303，比对需求内存容量和剩余可用内存容量的大小；
步骤304，在需求内存容量小于或等于该剩余可用内存容量时，按照该需求内存容量向应用内存申请线程进行内存分发；
步骤305，在需求内存容量大于剩余可用内存容量时，则向应用内存申请线程反馈内存不足的警告消息，并在剩余可用内存容量变化至满足该需求内存容量的状态时，按照该需求内存容量向应用内存申请线程进行内存分发。
在内存处理线程同时接收到至少两个应用内存申请线程的内存请求时，该内存处理线程进行以下步骤：
步骤306，根据预存的应用内存申请线程优先级排序表，确定至少两个应用内存申请线程由高到低的优先级排序；
步骤307，按照优先级由高到低的排序，依次对每一应用内存申请线程进行内存分发。
具体来说，在该步骤307中，该内存处理线程在对每一应用内存申请线程进行内存分发时，所进行的分发步骤和上述的步骤303至步骤305中的记载的内容相同。
举例说明：假设应用处理线程同时接收到GNSS应用内存申请线程和FM应用内存申请线程的内存请求，其中，该GNSS应用内存申请线程请求的内存容量为100Byte，FM 应用内存申请线程的内存请求为250Byte，内存处理线程的剩余可用内存容量为300Byte。根据应用内存申请线程优先级排序表确定，该GNSS应用内存申请线程的排序位于该FM应用内存申请线程之前，此时，该内存处理线程优先为GNSS应用内存申请线程分发100Byte 的内存，且，在进行内存分发后，内存处理线程的剩余可用内存容量减少为200Byte，低于该FM应用内存申请线程所需的250Byte，此时，则该内存处理线程向FM应用内存申请线程反馈内存不足的警告信息。在经过一段时间后，若该GNSS应用内存申请线程将100Byte 内存归还给内存处理线程，或者，其它的应用内存处理线程归还给内存处理线程的内存使得内存处理线程的剩余可用内存容量高于250Byte，则该内存处理线程向FM应用内存申请线程分发250Byte的内存。
对于本申请中的内存处理线程来说，其还会执行以下步骤：
在收到所述应用内存申请线程的内存申请时，记录所述应用内存申请线程的申请记录，该申请记录包括有申请方和申请方所申请的内存容量大小信息；
在所述应用内存申请线程将所申请到的内存归还给所述内存处理线程后，所述内存处理线程对剩余可用内存容量进行容量更新，并消除所述应用内存申请线程的申请记录。
所述SDK层7包括接收消息处理线程9和发送消息处理线程10，所述SDK层7根据所述数据订阅请求，对所述SERVICE层6接收到的数据进行分发的步骤包括：所述接收消息处理线程9对所述SERVICE层6接收到的数据进行类型划分，并在每一类型的数据中分别增加一个用于记录SID码的字节，不同类型的数据对应的SID码不同；所述接收消息处理线程9接收所述数据订阅请求，并依据存储在本地的SID码注册表进行SID码比对，以确定发送给所述应用数据申请线程的目标类型数据；将所述目标类型数据分发至所述应用数据申请线程的消息阵列。
其中，在该SID码注册表中，一个SID码对应一个应用数据申请线程的订阅请求，以及一种类型的数据。
接收消息处理线程9在接收到SERVICE层6发送的数据后，进行数据类型解析，确定该类型数据对应的SID码；同时，接收消息处理线程9在接收到应用数据申请线程的订阅请求后，进行订阅请求解析，确定订阅请求对应的SID码；然后，就可以确定每一种类型的数据应当发送给哪一个应用数据申请线程，并在完成确认后，将对应类型的数据发送至对应应用数据申请线程的消息阵列，实现数据分发。
另外，在本实施例中，为了使得应用数据申请线程发送给接收消息处理线程的订阅请求能够被SDK识别，在所述应用层8中的应用程序增加一项或多项功能时，在所述业务进程12中对应增加的应用线程向所述SDK层8中的服务台发出SID码注册请求，所述 SDK层8中的服务台接收所述SID码注册请求，并在所述SID码注册表中进行SID码记录。
接收消息处理线程9针对于SERVCIE层6发送的不同类型的数据会增加一个Byte记录Service ID(以后简称为Sid)；在处理串口数据时，service层6负责接收Uart数据，并发送给SDK层7的接收消息处理线程9。SDK层7的接收消息处理线程9收到SERVICE层6 发送的数据后，通过解析该串口数据是什么类型确定Sid，然后根据业务进程12中各应用数据申请线程发送的订阅请求，从SID码注册表中来进行SID码比对，将相应的数据发送到对应应用数据申请线程的消息队列。如图3所示，以GNSS信息为例，假设该信息的Sid为 200，业务进程中的GNSS应用线程注册了该Sid，则SDK层7的接收消息处理9将该信息发送给了GNSS线程。
优选地，所述SDK层7还包括发送消息处理线程10，所述业务进程12中的应用数据发送线程将待发送数据发送给所述发送消息处理线程10，所述发送消息处理线程10控制所述SERVICE层对所述待发送数据进行发送。
具体来说，应用层8的应用数据发送线程将需要发送的数据压入相应的发送消息处理线程10的发送队列，SDK层7的发送消息处理线程10在进行数据分发时，根据分发路由找到相应的发送函数，再进行数据发送。
系统上电后，首先启动守护进程11，守护进程11作为父进程，创建业务进程12和系统进程13。业务进程12启动后，其内部先启动一个内存处理线程并向操作系统申请一大片内存，记为Mem，之后禁止业务进程12中的应用程序直接向操作系统申请内存。所有需要申请内存的应用程序，直接向内存处理线程申请，如需申请100Byte,则内存处理线程提供100Byte的内存给所需应用程序，并记录申请资源和申请方。当应用程序使用完该内存后，将100Byte归还给内存处理线程，内存处理线程消除该申请记录。若所需内存无法分配，则挂起应用程序并发出警告，待有可用内存后再分配。该机制可以避免直接向操作系统申请内存错误时导致程序直接崩溃，也更利于对内存使用的管理和控制。
本发明上述方案，在应用层8需要增加新功能时，只需要向SDK层7中的服务台进行SID码注册，然后，再通过应用层8自身向SDK层7发送数据订阅请求，SDK层7基于数据订阅请求进行数据分发，从而提高了软件架构的可扩展性；应用层8对应应用程序的分发采用应用内存申请线程进行内存自申请的机制，可以避免应用程序直接向操作系统申请内存错误时导致程序直接崩溃，也更利于对内存使用的管理和控制。本发明构建了一个鲁棒性强和可扩展性强的软件架构。
根据本发明的另一方面，本发明还提供了一种汽车，包括上述的车载智能天线系统的软件架构。

Claims (10)

1.一种车载智能天线系统的软件架构，其特征在于，所述车载智能天线系统的软件架构从上到下包括：
应用层（8）；
SDK层（7），所述SDK层（7）用于进行数据分发处理，所述SDK层（7）中记录有与所述应用层（8）中的每一应用程序分别对应的SID码信息的SID码注册表；
SERVICE层（6），所述SERVICE层（6）用于进行数据收发处理；
BSP层，所述BSP层用于为操作系统提供虚拟的硬件平台；
在所述车载智能天线系统启动后，所述应用层（8）中的应用数据申请线程向所述SDK层（7）发送数据订阅请求；
所述SDK层（7）根据所述数据订阅请求，对所述SERVICE层（6）接收到的数据进行分发。
2.根据权利要求1所述的软件架构，其特征在于，所述应用层（8）包括：作为父进程的守护进程（11），以及作为子进程的业务进程（12）和系统进程（13）；
在所述车载智能天线系统上电时，所述守护进程（11）启动，并创建所述业务进程（12）和所述系统进程（13）；
所述业务进程（12）启动后，所述业务进程（12）启动一个内存处理线程，所述内存处理线程启动后向操作系统申请一片内存；
所述业务进程（12）中的应用内存申请线程在启动时，向所述内存处理线程提出内存申请；
所述内存处理线程根据所述内存申请，向所述应用内存申请线程进行内存分发。
3.根据权利要求2所述的软件架构，其特征在于，所述SDK层（7）包括接收消息处理线程（9），所述SDK层（7）根据所述数据订阅请求，对所述SERVICE层（6）接收到的数据进行分发的步骤包括：
所述接收消息处理线程（9）对所述SERVICE层（6）接收到的数据进行类型划分，并在每一类型的数据中分别增加一个用于记录SID码的字节，不同类型的数据对应的SID码不同；
所述接收消息处理线程（9）接收所述数据订阅请求，并依据存储在本地的SID码注册表进行SID码比对，以确定发送给所述应用数据申请线程的目标类型数据；
将所述目标类型数据分发至所述应用数据申请线程的消息阵列。
4.根据权利要求2所述的软件架构，其特征在于，在所述应用层（8）中的应用程序增加一项或多项功能时，在所述业务进程（12）中对应增加的应用线程向所述SDK层（7）中的服务台发出SID码注册请求，所述SDK层（7）中的服务台接收所述SID码注册请求，并在所述SID码注册表中进行SID码记录。
5.根据权利要求2所述的软件架构，其特征在于，所述内存处理线程根据所述内存申请，向所述应用内存申请线程进行内存分发的步骤包括：
若所述内存处理线程在同一时刻仅接收到一个应用内存申请线程发送的内存申请，则依据一个所述应用内存申请线程所需的需求内存容量进行内存分发；
若所述内存处理线程在同一时刻接收到至少两个应用内存申请线程发送的内存申请，则根据预存的应用内存申请线程优先级排序表，确定至少两个应用内存申请线程由高到低的优先级排序；
按照至少两个应用内存申请线程由高到低的优先级排序，依据每一所述应用内存申请线程所需的需求内存容量进行内存分发。
6.根据权利要求5所述的软件架构，其特征在于，所述内存处理线程按照一个或每一所述应用内存申请线程所需的需求内存容量进行内存分发的步骤包括：
比对所述应用内存申请线程所需的需求内存容量和所述内存处理线程的剩余可用内存容量；
若所述需求内存容量小于或等于所述剩余可用内存容量，则按照所述需求内存容量进行内存分发；
若所述需求内存容量大于所述剩余可用内存容量，则向所述应用内存申请线程反馈内存不足的警告信息；并在所述内存处理线程的剩余可用内存容量变化至大于或等于所述需求内存容量的状态时，按照所述需求内存容量进行内存分发。
7.根据权利要求2所述的软件架构，其特征在于，
所述内存处理线程在收到所述应用内存申请线程的内存申请时，记录所述应用内存申请线程的申请记录；
在所述应用内存申请线程将所申请到的内存归还给所述内存处理线程后，所述内存处理线程对剩余可用内存容量进行容量更新，并消除所述应用内存申请线程的申请记录。
8.根据权利要求3所述的软件架构，其特征在于，所述SDK层（7）还包括发送消息处理线程（10），所述业务进程（12）中的应用数据发送线程将待发送数据发送给所述发送消息处理线程，所述发送消息处理线程控制所述SERVICE层对所述待发送数据进行发送。
9.根据权利要求1所述的软件架构，其特征在于，所述应用层（8）中集成有GNSS应用程序，TSP应用程序，E-CALL应用程序，Damon应用程序和FM应用程序。
10.一种汽车，其特征在于，包括权利要求1至9任一项所述的车载智能天线系统的软件架构。
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