CN113050483B - 一种基于i.MX8平台和Xen技术的座舱域控制器的应用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于i.MX8平台和Xen技术的座舱域控制器系统及应用方法，包括将Xen Hypervisor载入座舱域控制器，在座舱域控制器中加载Linux系统；利用Linux系统与Xen Hypervisor在座舱域控制器中建立一个没有非特权域的系统，Linux系统作为Dom0；在Xen Hypervisor中加入Android系统，Android系统作为DomU；运行虚拟机，对座舱域控制器中的驱动进行配置；由Xen Hypervisor分别启动两个虚拟机系统,Dom0通过使用Linux系统运行仪表系统；DomU通过使用Android系统运行中控系统。本发明中座舱域控制器通过虚拟化技术Xen Hypervisor同时运行Linux系统与Android系统，实现任意屏幕间的信息共享，数据和图像的无延时传输，使座舱内部的各硬件形成一个整体，通过UWB技术数字钥匙，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i.MX8平台和Xen技术的座舱域控制器的应用方法
技术领域
本发明涉及车辆智能座舱技术领域，具体涉及一种基于i.MX8平台和Xen技术的座舱域控制器系统及应用方法。
背景技术
近年来，随着人们的生活水平不断提高，汽车对于我们来说已经不仅仅是一种代步工具，同时也成为具有交通、娱乐、办公和通讯等多种功能的综合平台。现代化的智能座舱系统在保证对车辆进行安全、稳定的控制的前提下，对信息、娱乐甚至辅助驾驶的集成提出了新的要求。人们的需求不仅停留在显示信息，而是需要集成度更高、感官效果更好的整体系统，同时考虑到乘客在乘坐过程中的娱乐体验，因此需要将更加复杂的系统集成于汽车之上，这就需要一种方案将安全性、实时性要求较高的车体控制系统(仪表)和复杂性、通用性较强的车载信息系统(中控)进行集成。
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，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器系统使用两套设备，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；使用多个处理器导致构造成本大幅提升；处理器硬件性能不断提高，智能座舱应用中并未实现充分使用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种基于i.MX8平台和Xen技术的座舱域控制器系统及应用方法，解决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i.MX8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载入座舱域控制器，在座舱域控制器中加载Linux系统；
2)利用Linux系统与Xen Hypervisor在座舱域控制器中建立一个没有非特权域的系统，Linux系统作为Dom0；将座舱域控制器中单系统固定的启动流程，修改为先运行XenHypervisor再运行虚拟机；
3)在Xen Hypervisor中加入Android系统，Android系统作为DomU；
4)运行虚拟机，对座舱域控制器中的驱动进行配置；
5)由Xen Hypervisor分别启动两个虚拟机系统,Dom0通过使用Linux系统运行仪表系统；DomU通过使用Android系统运行中控系统；当DomU出现错误时，Dom0可以通过XenHypervisor关闭并重启DomU。
进一步的，所述步骤1)具体为：
将Xen Hypervisor放在座舱域控制器中原Linux kernel的位置，座舱域控制器中的BootLoader启动后加载Xen Hypervisor。
进一步的，所述步骤4)具体为：
a1)Xen Hypervisor在驱动的虚拟化方案上使用驱动分离的思想，将原生驱动程序放在座舱域控制器的特权域中；
a2)DomU在座舱域控制器的非特权域中虚拟出前端驱动和后端驱动，DomU通过XenHypervisor中内置的Xenbus进行通讯。
进一步的，所述步骤4)中驱动为座舱域控制器系统实现各种功能的程序。
进一步的，所述程序包括座舱域控制器系统实现仪表显示、中控显示、WIFI、蓝牙、摄像头和音乐娱乐功能的程序，所述实现蓝牙功能的程序中具有UWB，所述UWB包括UWB1和UWB2。
进一步的，在所述步骤4)中
在Android端虚拟出一个Virtual Display；座舱域控制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，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端的仪表系统屏幕上。
进一步的，所述Linux系统搭载有车体控制系统对仪表显示进行控制；所述Android系统搭载有车载信息系统。
一种基于i.MX8平台和Xen技术的座舱域控制器系统，包括座舱域控制器、仪表系统和中控系统；
所述仪表系统和中控系统分别与座舱域控制器电性连接；
所述座舱域控制器中加载有Linux系统和Xen Hypervisor，所述Xen Hypervisor中加载有Android系统；所述座舱域控制器通过Linux系统运行仪表系统；所述座舱域控制器通过Android系统运行中控系统。
进一步的，所述仪表系统包括仪表屏、HUD及空调屏，所述中控系统包括中控屏、副驾屏及后排娱乐显示器；所述座舱域控制器的输出端分别与仪表屏、HUD及空调屏的输入端电性连接；所述座舱域控制器通过视频传输线分别与中控屏、副驾屏及后排娱乐显示器相互连接。
进一步的，所述座舱域控制器为i.MX8应用处理器；所述i.MX8应用处理器为基于
Figure GDA0003517922260000041
i.MX 8QuadMax SoC的紧凑封装系统模块，所述紧凑封装系统模块具有双核Cortex-A72、4核Cortex-A53以及两个Cortex-M4微控制器内核。
本发明的有益效果是：本发明通过座舱域控制器通过虚拟化技术Xen Hypervisor实现Linux与Android双系统同时运行；座舱域控制器选用i.MX8应用处理器，满足复杂智能座舱系统的性能要求，是Hypervisor Xen应用于嵌入式系统领域的创新性使用，更是智能座舱控制器系统中使用多系统的创新方案，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。
附图说明
图1为本发明一种基于i.MX8平台和Xen技术的座舱域控制器系统的框架图。
图2为本发明一种基于i.MX8平台和Xen技术的座舱域控制器的应用方法中将XenHypervisor载入座舱域控制器的设计系统结构图。
图3为本发明一种基于i.MX8平台和Xen技术的座舱域控制器系统及应用方法中通过双系统实现多屏互动的逻辑过程图。
图4为本发明一种基于i.MX8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。
本发明提供了一种基于i.MX8平台和Xen技术的座舱域控制器的应用方法，如图1、图2所示，包括以下步骤：
1)将Xen Hypervisor载入座舱域控制器，在座舱域控制器中加载Linux系统。XenHypervisor主要基于开源的Linux内核代码移植而得，且为Type-1型虚拟机，作为Hypervisor层运行在硬件与虚拟机之间，须最先载入至硬件首层，遂设计系统结构如图2所示，将Xen Hypervisor放在座舱域控制器中原Linux kernel的位置，座舱域控制器中的BootLoader启动后加载Xen Hypervisor。
2)利用Linux系统与Xen Hypervisor在座舱域控制器中建立一个没有非特权域的系统，Linux系统作为Dom0；将座舱域控制器中单系统固定的启动流程，修改为先运行XenHypervisor再运行虚拟机。
3)在Xen Hypervisor中加入Android系统，Android系统作为DomU。
4)运行虚拟机，对座舱域控制器中的驱动进行配置；Xen Hypervisor在驱动的虚拟化方案上使用驱动分离的思想，将原生驱动程序放在座舱域控制器的特权域中；DomU在座舱域控制器的非特权域中虚拟出前端驱动和后端驱动，DomU通过Xen Hypervisor中内置的Xenbus进行通讯。驱动为座舱域控制器系统实现仪表显示、中控显示、WIFI、蓝牙、摄像头和音乐娱乐等各种功能的程序，实现蓝牙功能的程序中具有UWB，UWB包括UWB1和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。
5)由Xen Hypervisor分别启动两个虚拟机系统,Dom0通过使用Linux系统运行仪表系统，显示车辆仪表相关信息；DomU通过使用Android系统运行中控系统。由于XenHypervisor掌管所有资源，拥有对非特权域DomU的所有控制权，当DomU出现错误时，Dom0可以通过Xen Hypervisor关闭并重启DomU，而Dom0上面的任何应用不会受到任何影响，以此保证车载仪表运行的高安全性和高稳定性，满足车辆可靠性要求。
本发明通过基于Xen Hypervisor的虚拟化使Linux与Android双系统同时运行，通过双系统实现“一机多屏”，实现任意屏幕间的信息共享，数据和图像的无延时传输。
在本发明的一个实施例中：
在Android端虚拟出一个Virtual Display；座舱域控制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，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端的仪表系统的屏幕上。
通过上述实施例可以实现多屏互动，实现多个屏之间的信息共享，实现任意屏幕间的信息共享，数据和图像的无延时传输。
其中，本发明可以使用最新版Linux+Android 9.0系统，Linux系统搭载有车体控制系统对仪表显示进行控制，Android9.0系统搭载通用性较强的车载信息系统。通过1个座舱域控制器实现双系统同时运行，增加了座舱域控制系统的可拓展性，降低汽车整体设计难度和构造成本。
本发明提供一种基于i.MX8平台和Xen技术的座舱域控制器系统，如图1所示，包括座舱域控制器、仪表系统和中控系统；仪表系统和中控系统分别与座舱域控制器电性连接。座舱域控制器中加载有Linux系统和Xen Hypervisor，Xen Hypervisor中加载有Android系统；座舱域控制器通过Linux系统运行仪表系统；座舱域控制器通过Android系统运行中控系统。
其中，仪表系统包括仪表屏、HUD及空调屏，中控系统包括中控屏、副驾屏及后排娱乐显示器。座舱域控制器的输出端分别与仪表屏、HUD及空调屏的输入端电性连接；座舱域控制器通过视频传输线分别与中控屏、副驾屏及后排娱乐显示器相互连接。
其中，座舱域控制器可以选用i.MX8应用处理器；i.MX8应用处理器为基于
Figure GDA0003517922260000071
i.MX 8QuadMax SoC的紧凑封装系统模块，该紧凑封装系统模块具有双核Cortex-A72、4核Cortex-A53以及两个Cortex-M4微控制器内核，硬件环境使用i.MX8QuadMax MEK。NXP i.MX系列应用处理器是基于32和64位ARM技术，集成高性能的双核GC7000 3D GPU，支持Open GLES 3.0和Vulkan，支持8路1080P显示屏输出；可以提供多核解决方案，适用于多媒体和显示应用，具有高性能和低功耗、可扩展、安全可靠等特点，是目前较为高端的应用处理器。
本发明的具体实施过程如下：
通过本发明通过双系统实现“一机多屏”一机多屏最多可以支持8个屏幕同时工作，具体步骤如下：
1)将Xen Hypervisor载入座舱域控制器，在座舱域控制器中加载Linux系统。
2)利用Linux系统与Xen Hypervisor在座舱域控制器中建立一个没有非特权域的系统，Linux系统作为Dom0；将座舱域控制器中单系统固定的启动流程，修改为先运行XenHypervisor再运行虚拟机。
3)在Xen Hypervisor中加入Android系统，Android系统作为DomU。
4)运行虚拟机，对座舱域控制器中的驱动进行配置，完成“一机多屏”的配置。
通过本发明智能座舱内通过双系统实现多屏互动，多屏互动逻辑过程如图3所示：
在实施例一中，Android端虚拟出一个Virtual Display；座舱域控制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，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端的仪表系统的屏幕上。
通过本发明可以使用UWB数字钥匙解锁汽车，UWB数字钥匙实施过程如图4所示：
当车主远距离靠近车辆时，首先蓝牙(BT)唤醒UWB(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 (6)

1.一种基于i.MX8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载入座舱域控制器，在座舱域控制器中加载Linux系统；
2)利用Linux系统与Xen Hypervisor在座舱域控制器中建立一个没有非特权域的系统，Linux系统作为Dom0；将座舱域控制器中单系统固定的启动流程，修改为先运行XenHypervisor再运行虚拟机；
3)在Xen Hypervisor中加入Android系统，Android系统作为DomU；
4)运行虚拟机，对座舱域控制器中的驱动进行配置；
5)由Xen Hypervisor分别启动两个虚拟机系统,Dom0通过使用Linux系统运行仪表系统；DomU通过使用Android系统运行中控系统；当DomU出现错误时，Dom0可以通过XenHypervisor关闭并重启DomU；
其中，在所述步骤4)中，在Android端虚拟出一个Virtual Display；座舱域控制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，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端的仪表系统屏幕上。
2.根据权利要求1所述的一种基于i.MX8平台和Xen技术的座舱域控制器的应用方法，其特征在于，所述步骤1)具体为：
将Xen Hypervisor放在座舱域控制器中原Linux kernel的位置，座舱域控制器中的BootLoader启动后加载Xen Hypervisor。
3.根据权利要求1所述的一种基于i.MX8平台和Xen技术的座舱域控制器的应用方法，其特征在于，所述步骤4)具体为：
a1)Xen Hypervisor在驱动的虚拟化方案上使用驱动分离的思想，将原生驱动程序放在座舱域控制器的特权域中；
a2)DomU在座舱域控制器的非特权域中虚拟出前端驱动和后端驱动，DomU通过XenHypervisor中内置的Xenbus进行通讯。
4.根据权利要求1所述的一种基于i.MX8平台和Xen技术的座舱域控制器的应用方法，其特征在于：所述步骤4)中驱动为座舱域控制器系统实现各种功能的程序。
5.根据权利要求4所述的一种基于i.MX8平台和Xen技术的座舱域控制器的应用方法，其特征在于：所述程序包括座舱域控制器系统实现仪表显示、中控显示、WIFI、蓝牙、摄像头和音乐娱乐功能的程序，所述实现蓝牙功能的程序中具有UWB，所述UWB包括UWB1和UWB2。
6.权利要求1所述的一种基于i.MX8平台和Xen技术的座舱域控制器的应用方法，其特征在于：所述Linux系统搭载有车体控制系统对仪表显示进行控制；所述Android系统搭载有车载信息系统。
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