CN112947235A - 一种基于X9平台和Xen技术的座舱域控制器系统及应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于X9平台和Xen技术的座舱域控制器系统及应用方法，座舱域控制器系统包括硬件系统和座舱域控制器。座舱域控制器包括核心处理器、DDR芯片和MCU芯片，硬件系统、DDR芯片和MCU芯片分别与核心处理器电性连接。核心处理器中加载有Xen Hypervisor和多个操作系统；核心处理器通过MCU芯片进行CAN通信、信号采集和预处理，DDR芯片通过运行核心处理器中的操作系统控制硬件系统。本发明通过Xen的虚拟化使Linux与Android等多个操作系统同时运行，实现任意屏幕间的信息共享，数据和图像的无延时传输，使座舱内部的各仪表、显示屏等形成一个整体，降低构造成本，提高性价比；本座舱控制器系统基于UWB技术数字钥匙系统集成，车主无需掏出钥匙或者手机，即可完成车辆解锁。

Description

一种基于X9平台和Xen技术的座舱域控制器系统及应用方法

技术领域

本发明涉及车辆智能座舱技术领域，具体为一种基于X9平台和Xen技术的座舱域控制器系统及应用方法。

背景技术

随着汽车行业的发展，尤其是新能源汽车的快速推广，消费者对于汽车内部空间的要求也越来越高。汽车内部座舱空间不仅需要满足驾驶需求，还需要不断进步，成为同时具有交通、娱乐、办公和通讯多种功能的综合平台。

汽车电子架构正在由过去的分布式离散控制向集中式域控制器架构转变，车辆座舱域控制器将车内分成不同的功能域。汽车座舱域中通常配备有多个电子产品或系统，如中控显示屏、仪表集群、车载娱乐系统等。目前传统的座舱控制系统使用两套设备，分别运行仪表和中控，即为每一个系统配置一个处理器，使仪表和中控分别运行在不同的处理器硬件之上。现有的车载系统解决方案存在以下缺点：使用两套硬件设备导致座舱内部的各仪表、显示屏等无法形成一个整体，限制了部分功能及效果，难以符合当前对于智能座舱的要求；使用多个处理器硬件，使得此类解决方案的可拓展性不足，且汽车整体设计难度加大；多个处理器必将导致构造成本的大幅提升，性价比降低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于X9平台和Xen技术的座舱域控制器系统及应用方法，解决现有传统的座舱控制系统需要使用两套设备，分别运行仪表系统和中控系统，每一个系统配置一个处理器，仪表系统和中控系统分别运行在不同的处理器硬件之上的，使用多个处理器，限制了部分功能及效果，导致可拓展性降低，汽车整体设计难度加大、构造成本大幅提升，智能座舱应用中并未实现充分使用的问题。

一种基于X9平台和Xen技术的座舱域控制器系统，包括硬件系统和座舱域控制器，所述座舱域控制器包括核心处理器、DDR芯片和MCU芯片，所述硬件系统、DDR芯片和MCU芯片分别与核心处理器电性连接；所述核心处理器中加载有Xen Hypervisor和多个操作系统；所述核心处理器通过MCU芯片进行CAN通信、信号采集和预处理，所述DDR芯片通过运行核心处理器中的操作系统控制硬件系统。

进一步的，所述核心处理器中加载有嵌入式Linux操作系统；所述DDR芯片包括DDRRegion0和DDR Region1，所述硬件系统包括仪表系统和中控系统，所述DDR Region0与仪表系统电性连接，所述DDR Region1与中控系统电性连接。

进一步的，所述仪表系统包括控制仪表屏、HUD及空调屏。

进一步的，所述中控系统包括控制中控屏、副驾屏及后排娱乐显示器。

进一步的，所述核心处理器为南京芯驰的X9pro处理器。

进一步的，所述X9pro处理器中的系统中包含独立安全岛子系统、CPU、GPU、2路Pcle3.0接口、4路USB3.0接口、4路CAN-FD接口和2路千兆以太网接口；所述独立安全岛子系统为Contex-R5 Dual-core Lock-step，所述CPU为8*Contex-A55,48.3K DMIPS，所述GPU为300Gflops。

进一步的，所述MCU为NXP车规级MCU系列S32K148芯片。

进一步的，所述座舱控制器系统基于UWB技术数字钥匙系统集成，所述UWB技术数字钥匙系统中的UWB包含UWB1以及UWB2；所述座舱控制器系统采用ArmV8.2架构。

一种基于X9平台和Xen技术的座舱域控制器的应用方法，包括以下步骤：

1)将Xen Hypervisor载入核心处理器，在核心处理器中载入嵌入式Linux操作系统；

2)利用Xen Hypervisor与Linux操作系统在核心处理器中建立一个没有非特权域的系统，操作系统Linux作为Dom0；在Xen Hypervisor中加入Android操作系统，Android操作系统作为DomU，将核心处理器中原本单系统固定的启动流程，修改为先运行XenHypervisor再运行虚拟机；

3)运行虚拟机，对核心处理器完成一机多屏的功能配置；

4)所述核心处理器分别与DDR Region0、DDR Region1、仪表系统和中控系统电性连接，DDR Region0通过运行核心处理器中的Linux操作系统控制仪表系统；DDR Region1通过运行核心处理器中的Android操作系统控制中控系统。

进一步的，在所述步骤3)中

在Android端虚拟出一个Virtual Display；核心处理器把需要投屏的画面传输到Virtual Display上；

Virtual Display向Linux端发送有新画面更新的通知；

Linux端收到有新画面更新的通知后，Android端向核心处理器中等待的线程发送共享内存地址，等待的线程获取Android端传过来的共享内存地址；共享内存地址通过Linux系统转换后，核心处理器得到在Linux端可以访问的物理地址得到在Linux端可以访问的物理地址；Linux端可以访问的物理地址显示在Linux端连接的屏幕上。

本发明的有益效果是：本智能座舱控制方法通过核心处理器X9pro，采用ArmV8.2架构，以Hypervisor Xen虚拟化技术为基础，实现一个控制器同时运行Linux和AndroidAutomotive等多个操作系统，实现智能座舱的不同安全等级要求，完成“一机多屏”的配置，满足复杂智能座舱系统的性能要求；通过虚拟化技术Xen Hypervisor使Linux与和AndroidAutomotive等多个操作系统同时运行，实现智能座舱内多屏互动，任意屏幕间的信息共享，数据和图像的无延时传输；本座舱系统通过使用UWB技术数字钥匙系统，车主无需掏出钥匙或者手机，即可完成车辆解锁，提升用车便利性。

附图说明

图1为本发明一种基于X9平台和Xen技术的座舱域控制器系统及应用方法同时运行Linux和Android操作系统的流程框架。

图2为本发明一种基于X9平台和Xen技术的座舱域控制器系统中X9pro系统框图。

图3为本发明一种基于X9平台和Xen技术的座舱域控制器系统及应用方法中实现多屏互动的逻辑过程图。

图4为本发明一种基于X9平台和Xen技术的座舱域控制器系统及应用方法中UWB数字钥匙解锁汽车的实施过程图。

具体实施方式

通过参考详细的附图和在此阐述的描述，可以最好地理解本发明。为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本发明提供一种基于X9平台和Xen技术的座舱域控制器系统，包括硬件系统和座舱域控制器，座舱域控制器包括核心处理器、DDR芯片和MCU芯片，硬件系统、DDR芯片和MCU芯片分别与核心处理器电性连接；核心处理器中加载有Xen Hypervisor和多个操作系统；核心处理器通过MCU芯片进行CAN通信、信号采集和预处理，DDR芯片通过运行核心处理器中的操作系统控制硬件系统。通过Xen虚拟化技术可以实现一个座舱域控制器同时运行Linux和Android Automotive等多个操作系统，实现智能座舱的不同安全等级要求。

其中，核心处理器中加载有嵌入式Linux操作系统；DDR芯片包括DDR Region0和DDR Region1。硬件系统包括仪表系统和中控系统，中控系统包括控制中控屏、副驾屏及后排娱乐显示器等，仪表系统包括控制仪表屏、HUD及空调屏等。DDR Region0与仪表系统电性连接，DDR Region1与中控系统电性连接。DDR Region0可以通过运行核心处理器中的Linux操作系统控制仪表系统；DDR Region1可以通过运行核心处理器中的Android操作系统控制中控系统。核心处理器通过DDR Region0和DDR Region1完成座舱域控制器中双系统共同运行。

本发明中，核心处理器可以为南京芯驰的X9pro处理器。X9pro处理器的系统框如图2所示，包含独立安全岛子系统、CPU、GPU、2路Pcle3.0接口、4路USB3.0接口、4路CAN-FD接口和2路千兆以太网接口。独立安全岛子系统为Contex-R5 Dual-core Lock-step，CPU为8*Contex-A55,48.3K DMIPS，GPU为300Gflops。该系统构成三个独立的功能域组成：高性能应用处理域，高可靠功能安全域，低功耗实时时钟与系统控制域。该系统支持CV Engine/SlimAI Engine/Voice Engine等引擎加速；支持8路1080P显示屏输出，实现任意屏幕之间的互动和信息融合，提高用户体验；支持12路1080P摄像头输入，可以集成驾驶员疲劳监测/分神预警，全场景语音识别，手势识别等多模交互融合技术，让汽车更智能；支持2路麦克风输入和声源定位、外接4G/5G模块、8个Speaker输出、丰富的通讯接口、BT/WIFI,以太网和V2X金额UWB等；通过集成AR-HUD，该系统可以提供更远的视距、更丰富的色彩和更高的分辨率；可以集成7.1沉浸式环绕声系统、集成丰富的在线应用生态、支持UWB数字钥匙。

MCU可以是NXP车规级MCU系列S32K148，主要负责CAN通信和信号采集、收音搜台、音频DSP处理、氛围灯等。

本发明中座舱域控制器系统采用ArmV8.2架构。支持虚拟化技术，同时运行Linux和Android等多个操作系统。

本发明中座舱域控制器系统基于UWB技术数字钥匙系统集成，UWB技术数字钥匙系统中的UWB包含UWB1以及UWB2。车主无需掏出钥匙或者手机，即可完成车辆解锁。

本发明的具体实施过程如下：

本发明提供一种基于X9平台和Xen技术的座舱域控制器的应用方法，如图1所示，智能座舱域控制器采用Xen双系统的机制，Dom0基于Linux系统，DomU基于Android系统,其设计过程包括以下步骤：

1)将Xen Hypervisor载入核心处理器，在核心处理器中载入嵌入式Linux操作系统。

2)利用Xen Hypervisor与Linux操作系统在核心处理器中建立一个没有非特权域的系统，操作系统Linux作为Dom0；在Xen Hypervisor中加入Android操作系统，Android操作系统作为DomU，实现双系统共同运行，这里需要改变核心处理器中原本单系统固定的启动流程，修改为先运行Xen Hypervisor再运行虚拟机。

3)保证虚拟机稳定安全运行的前提下，对核心处理器中完成“一机多屏”的配置。一机多屏最多可以支持8个屏幕同时工作。

4)核心处理器分别与DDR Region0、DDR Region1、仪表系统和中控系统电性连接，DDR Region0通过运行核心处理器中的Linux操作系统控制仪表系统；DDR Region1通过运行核心处理器中的Android操作系统控制中控系统。

座舱域控制器通过DDR Region0、DDR Region1同时运行核心处理器中Linux和Android Automotive操作系统，使座舱座舱内部的控制仪表屏、HUD、空调屏、控制中控屏、副驾屏及后排娱乐显示器等形成一个整体；Xen的虚拟化使Linux与Android双系统同时运行，实现任意屏幕间的信息共享，数据和图像的无延时传输。

通过上述座舱域控制器的应用方法，在本发明的座舱域控制器内可以实现多屏互动，实现多屏互动逻辑过程如图3所示：

在Android端虚拟出一个Virtual Display，核心处理器可以方便的把需要投屏的画面传输的这个特殊的Display上。

Virtual Display通过socket，rpmsg，xen evtchan等向Linux端的发送有新画面更新的通知。

Linux端收到有新画面更新的通知后，Android端向核心处理器中等待的线程发送共享内存地址，等待的线程获取Android端传过来的共享内存地址；共享内存地址通过Linux操作系统的一系列转换后，核心处理器得到在Linux端可以访问的物理地址；Linux端可以访问的物理地址显示在Linux端连接的屏幕上。实现多屏互动，多个屏之间的信息共享。

本发明中智能座舱域控制器可以使用UWB数字钥匙解锁汽车，UWB数字钥匙解锁汽车实施过程如图4所示：

当车主远距离靠近车辆时，首先蓝牙(BT)唤醒UWB技术数字钥匙系统中的UWB(包含UWB1以及UWB2)。

通过UWB高精度定位，当车主靠近驾驶门外30cm内后，车门自动解锁；关闭车门，车主进入驾驶座舱系上安全带，自动启动汽车。

需要声明的是，上述具体实施方式仅仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理，在本发明所公开的技术范围内，任何熟悉本技术领域的技术人员在未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于X9平台和Xen技术的座舱域控制器系统，包括硬件系统和座舱域控制器，其特征在于：所述座舱域控制器包括核心处理器、DDR芯片和MCU芯片，所述硬件系统、DDR芯片和MCU芯片分别与核心处理器电性连接；所述核心处理器中加载有Xen Hypervisor和多个操作系统；所述核心处理器通过MCU芯片进行CAN通信、信号采集和预处理，所述DDR芯片通过运行核心处理器中的操作系统控制硬件系统。

2.根据权利要求1所述的一种基于X9平台和Xen技术的座舱域控制器系统，其特征在于：所述核心处理器中加载有嵌入式Linux操作系统；所述DDR芯片包括DDR Region0和DDRRegion1，所述硬件系统包括仪表系统和中控系统，所述DDR Region0与仪表系统电性连接，所述DDR Region1与中控系统电性连接。

3.根据权利要求2所述的一种基于X9平台和Xen技术的座舱域控制器系统，其特征在于：所述仪表系统包括控制仪表屏、HUD及空调屏。

4.根据权利要求2所述的一种基于X9平台和Xen技术的座舱域控制器系统，其特征在于：所述中控系统包括控制中控屏、副驾屏及后排娱乐显示器。

5.根据权利要求1或2所述的一种基于X9平台和Xen技术的座舱域控制器系统，其特征在于：所述核心处理器为南京芯驰的X9pro处理器。

6.根据权利要求5所述的一种基于X9平台和Xen技术的座舱域控制器系统，其特征在于：所述X9pro处理器中的系统中包含独立安全岛子系统、CPU、GPU、2路Pcle3.0接口、4路USB3.0接口、4路CAN-FD接口和2路千兆以太网接口；所述独立安全岛子系统为Contex-R5Dual-core Lock-step，所述CPU为8*Contex-A55,48.3K DMIPS，所述GPU为300Gflops。

7.根据权利要求1所述的一种基于X9平台和Xen技术的座舱域控制器系统，其特征在于：所述MCU为NXP车规级MCU系列S32K148芯片。

8.根据权利要求1所述的一种基于X9平台和Xen技术的座舱域控制器系统，其特征在于：所述座舱控制器系统基于UWB技术数字钥匙系统集成，所述UWB技术数字钥匙系统中的UWB包含UWB1以及UWB2；所述座舱控制器系统采用ArmV8.2架构。

9.一种基于X9平台和Xen技术的座舱域控制器的应用方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)将Xen Hypervisor载入核心处理器，在核心处理器中载入嵌入式Linux操作系统；

2)利用Xen Hypervisor与Linux操作系统在核心处理器中建立一个没有非特权域的系统，操作系统Linux作为Dom0；在Xen Hypervisor中加入Android操作系统，Android操作系统作为DomU，将核心处理器中原本单系统固定的启动流程，修改为先运行Xen Hypervisor再运行虚拟机；

3)运行虚拟机，对核心处理器完成一机多屏的功能配置；

4)所述核心处理器分别与DDR Region0、DDR Region1、仪表系统和中控系统电性连接，DDR Region0通过运行核心处理器中的Linux操作系统控制仪表系统；DDR Region1通过运行核心处理器中的Android操作系统控制中控系统。

10.根据权利要求9所述的一种基于X9平台和Xen技术的座舱域控制器的应用方法，其特征在于：在所述步骤3)中

在Android端虚拟出一个VirtualDisplay；核心处理器把需要投屏的画面传输到Virtual Display上；

Virtual Display向Linux端发送有新画面更新的通知；

Linux端收到有新画面更新的通知后，Android端向核心处理器中等待的线程发送共享内存地址，等待的线程获取Android端传过来的共享内存地址；共享内存地址通过Linux系统转换后，核心处理器得到在Linux端可以访问的物理地址得到在Linux端可以访问的物理地址；Linux端可以访问的物理地址显示在Linux端连接的屏幕上。

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