CN113448314A - 一种基于硬件资源的整车功能服务化抽象系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明请求保护一种基于硬件资源的整车功能服务化方法，属于汽车控制技术领域，对硬件资源进行分析、分类，通过硬件资源所具备的能力，梳理识别硬件资源的用例，形成整车的原子服务，定义标准的服务接口，并生成标准的描述文件，对原子服务进行功能描述，接口描述，部署示例。由功能出发关联相关的硬件资源，并描述硬件资源能力，读取硬件资源的故障并确定故障上报内容，由功能安全目标拆分和定义，分配各个硬件资源需达到的ASIL级别，实时对硬件资源进行识别，针对不同的功能定义不同访问等级，根据其权限等级属性进行服务。实现整车内硬件资源的服务化、软件架构的统一化，便于软件模块解耦以提高开发效率和降低维护成本。

Description

一种基于硬件资源的整车功能服务化抽象系统及方法

技术领域

本发明属于汽车控制技术领域，具体涉及一种基于SOA理念的整车功能服务化架构抽象方法。

背景技术

当今汽车行业正朝着电控化、智能化和联网化方向高速发展，该趋势更促进了车载芯片升级换代以及越来越多的车内执行器均由电子控制单元控制，由此车载端软件量也日益复杂和庞大，且国内外汽车制造主机厂均在加大汽车研发的软件投入力度。长期以来车内电子控制单元的软件开发均相对独立，车内功能调整和升级以及车内电子控制单元增加或更新迭代均会产生较大软件开发工作量。因此引入面向服务的架构概念，将汽车内功能进行服务化的设计并以软件实现，以此保障服务化功能的解耦，降低二次开发成本。

面向服务的架构作为当前整车软件架构开发的指导方向，将整车内各个功能进行服务化的定义和描述。对于服务本身需进行精确地描述并封装，并且服务与服务之间相互独立。服务可分布于不同的系统环境中，服务与服务之间可进行通信，通信不要求服务均处于同一个系统环境中，只需遵循相同的通信协议即可，例如AutoSar定义的SOME/IP和DDS等。服务均带有明确的接口描述，按照特定顺序调用各个或单个服务的接口，能够实现相应的业务流程。将整车各个功能定义为服务时，需遵循服务独立化的原则。通过分布在整车各个位置的电子控制单元以及执行器控制是实现整车功能的传统方法，但是当前整车电子电器架构正朝着中央集中运算单元加多个域控制器的方向发展，很多整车功能将由域控制器直接控制执行单元来实现，因此将整车功能进行服务化重新定义带来了可能，并由此带来的益处是服务消费端的增加或者变动，不会导致已实现服务的变更，且提升了开发效率。多种服务的组合调用同样可实现功能的多样化，提升用户体验。

基于当前整车电子电器架构以及各个电子控制单元以及执行器的现状，可对电子控制单元的硬件资源进行分析，并基于此映射到整车的功能。分析完成的硬件资源，根据硬件资源类型进行分类，便于后续进行接口定义时统一标准。再根据整车的功能，将硬件资源关联，并以此绑定相应的部分控制逻辑到最小硬件资源模块上，便于后续服务逻辑设计。

中国发明专利新能源整车集成控制器硬件在环测试用例库建立方法（CN110989554A）公开了一种新能源整车集成控制器硬件在环测试用例库建立方法，将需要测试的新能源整车控制器软件和硬件资源，根据软件和硬件资源的类型和实现的方式不同进行分类；建立测试项目；进行标定量与测量量区分；将区分的标定量与A2L文件进行关联；定义测试项目在测试过程中存放变量的测试空间；将需要测试的功能写成测试用例；定义测试用例库所在的地址。充分考虑了软硬件配置的相对独立性，采用模型、测试软件、测试硬件、测试工具、测试用例分别单独配置，最后进行合成的方法，建立测试用例库并进行测试。中国发明专利信号处理方法、装置、存储介质及终端（CN110535740B），公开了一种信号处理方法、装置、存储介质及终端。所述方法根据车载应用的控制请求，生成相应的服务请求；根据所述服务请求，将所述控制请求转换为面向服务架构SOA网关信号；根据执行器状态信号，判断所述SOA网关信号的执行条件；若所述执行条件为可执行所述控制请求，将由所述SOA网关信号转换成的第一指令发送给车辆执行器。本发明提供的信号处理方法、装置、存储介质及终端，能够实现对车辆的控制。但该方法未提及从硬件资源去分析并抽象出功能和服务对应关系的方法。

发明内容

本发明根据当前汽车电子电器架构和电子控制单元的现状及发展方向，针对现有技术中存在的汽车电子控制单元的硬件资源未进行服务化设计，通用性不够等缺陷，提出了一种基于硬件资源的整车功能服务化抽象方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案是，采用SOA的设计理念，在不变更服务端的前提下亦可带来消费端的灵活多样性。对于硬件资源的梳理不会影响整车电子电器架构设计，减少了对现有功能逻辑实现的影响，或仅对当前功能逻辑的实现增加服务化调用接口，以此降低变更带来的风险。硬件资源的分析评估不仅能够覆盖当前的整车功能，亦可提炼出未使用的硬件资源能力，服务消费端可通过调用各种服务接口实现新的功能。通过分析硬件资源的厂家信息、型号信息、输入输出等对硬件资源进行分析、分类；通过硬件资源所具备的能力，梳理识别硬件资源的用例， 以硬件资源为基础形成整车的原子服务，定义标准的服务接口，并生成标准的描述文件，对原子服务进行功能描述，接口描述，部署示例。

一种基于硬件资源的整车功能服务化抽象系统，包括，硬件资源属性分析模块：对硬件资源进行描述，对硬件组件支持的功能进行描述，硬件资源包括：厂家信息、型号信息、核心组件等信息；输入输出分析模块：描述输入输出类型，定义单位、分辨率、取值范围等，形成接口描述文件ARXML；硬件用例分析模块：根据硬件组件支持的功能确认相关联的硬件资源，并关联相应的原子服务，具体包括：功能的业务分析模块：由功能出发关联相关的硬件资源，并描述硬件资源能力，健康状态的业务分析模块：读取硬件资源的故障并确定故障上报内容，包含故障原因、故障时间、故障类型等；业务的功能安全分析模块：由功能安全目标拆分和定义，分配各个硬件资源需达到的ASIL级别，并确定相应的属性，通过接口调用获取此ASIL级别；业务的实时性分析模块：根据功能的实时性性能要求，实时对硬件资源进行识别；业务的信息安全要求分析模块：针对不同的功能定义不同访问等级，并将访问等级分配到各个硬件资源，硬件资源根据其权限等级属性进行服务。

进一步，硬件资源属性分析模块对硬件资源的厂家信息、型号信息、核心组件进行描述，对硬件组件支持的功能进行描述，硬件资源属性分析模块包括：车速计算模块、音乐播放器模块、近光灯控制模块、行车灯控制模块和氛围灯控制模块。

输入输出分析模块分析各个模块的输入输出接口和类型，包括：车速模块采集四轮轮速信号并计算输出车速信号，音乐播放模块识别用户选择的音乐以及识别用户的操作行为并输出音乐的属性信息和播放状态/进度，灯光秀配置模块识别功能配置和使能条件输出灯光秀设置指令和模式指令，近光灯控制模块以及行车灯控制模块接收灯的控制指令并执行灯的驱动输出，氛围灯控制模块接收氛围灯的控制指令并执行氛围灯的驱动输出。

硬件用例分析模块进行服务模块用例分析并设计原子服务逻辑，如设置音乐灯光秀功能对功能安全无要求，对信息安全无要求，对健康状态有需求，对声光同步有需求。

本发明还提供一种基于硬件资源的整车功能服务化抽象方法，包括步骤，硬件资源属性分析模块对硬件资源进行描述，对硬件组件支持的功能进行描述，硬件资源包括：厂家信息、型号信息、核心组件等信息；输入输出分析模块：描述输入输出类型，定义单位、分辨率、取值范围等，形成接口描述文件ARXML；硬件用例分析模块根据功能确认相关联的硬件资源，并关联相应的原子服务，具体包括：由功能出发关联相关的硬件资源，并描述硬件资源能力，读取硬件资源的故障并确定故障上报内容，包含故障原因、故障时间、故障类型等，由功能安全目标拆分和定义，分配各个硬件资源需达到的ASIL级别，并确定相应的属性，通过接口调用获取此ASIL级别，根据功能的实时性性能要求，实时对硬件资源进行识别；针对不同的功能定义不同访问等级，并将访问等级分配到各个硬件资源，硬件资源根据其权限等级属性进行服务。

本发明由车载硬件出发，将部分软件与硬件进行关联，抽象出原子服务层，由原子服务层将硬件和上层软件进行隔离，保障上层软件和硬件之间的独立性。本发明针对整车的控制器硬件资源进行抽象和分解并定义，实现整车内硬件资源的服务化、软件架构的统一化，便于软件模块解耦以提高开发效率和降低维护成本。对于整车的某个功能，可通过不同类型的执行器实现，但是业界采用的执行器类型均类似，相应的采用电子控制单元对其进行控制。本发明对于电子控制单元的硬件资源进行服务化设计和实现，具有较好的通用性。当发生电子控制单元整合集成时，可直接将各个最小单元基于服务的各个软件模块进行移植和集成，此部分的功能逻辑也相应的进行了再次整合和集成，但不会对整个系统造成较大影响，从而降低了研发成本和提高了升级迭代效率。再者，基于硬件资源的整车服务化抽象，可较灵活的组合硬件资源，整合到一起的硬件资源可作为定义电子控制单元的整体硬件资源的设计输入，对于提高整车电子电器架构设计的灵活性带来了促进作用。

附图说明

图1 硬件资源设计的整车功能服务化抽象流程图；

图2 音乐灯光秀服务化设计图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例进一步对本发明进行描述，如图1所示为本发明的基于硬件资源的整车功能服务化抽象系统，包括：硬件资源属性分析模块、输入输出分析模块、硬件用例分析模块，硬件资源属性分析模块对硬件资源（包括：厂家信息、型号信息、核心组件）进行描述，对硬件组件支持的功能进行描述。输入输出分析模块实现输入输出类型描述（例如，AD模拟数字转换/DI数字输入/PWM脉冲宽度调制/IO输入输出/CAN控制器局域网络/LIN局域互联网络/ETH以太网等，）定义单位、分辨率、取值范围等，形成接口描述文件可扩展标记语言ARXML。硬件用例分析模块根据整车功能定义确认相关联的硬件资源，并定义出相应的原子服务。其中，功能业务分析子模块：由功能出发关联相关的硬件资源，并描述硬件资源能力。

为实现汽车的电气化控制，均是通过硬件驱动相应的负载工作，以实现此负载的功能。软件开发就是为了通过软件代码来控制硬件的驱动电路，来控制负载进行工作以实现相应功能。每个负载可执行固定的动作，且此动作是为实现整车特定的功能而存在。而软件仅能控制负载的驱动电路，因此将驱动电路的操作软件进行标准的接口化设计，并且每个动作设计独立的接口，从而可实现软件层面的接口统一。但每个硬件资源软件接口的多少，均由每个硬件资源可执行的动作多少决定。（此处的“动作”包含但不限于输入输出控制、模拟到数字采样、脉冲宽度调制等）例如：音乐律动功能关联的硬件资源可以是车内氛围灯控制器，氛围灯控制器可通过内部电路驱动氛围灯颜色变化、闪烁、亮度、亮灭、呼吸灯，因此氛围灯控制器提供的软件接口为灯光颜色、闪烁模式、亮度、亮灭状态、呼吸频率等；健康状态业务分析子模块：定义硬件资源的故障读取和故障上报内容，包含故障原因、故障时间、故障类型等；业务功能安全分析子模块：功能安全是为达到某功能的安全级别而进行的设计，因此需由功能安全目标拆分和定义，分配到各个硬件资源需达到的汽车安全完整性等级ASIL（Automotive Safety Integrity Level）级别目标，并定义相应的属性，通过接口调用可获取此ASIL级别。业务实时性分析子模块：根据功能的实时性能要求，在对于硬件资源的识别时，保障其实时性，例如，进入相关的功能具有强实时性要求，涉及此部分硬件资源需分配到同一个硬件上，进行服务化设计时将相关联的硬件资源绑定在一起，以保障进入功能实时性性能要求；业务信息安全要求分析子模块：针对不同的功能定义不同的访问等级，并将此分配到各个硬件资源，硬件资源进行服务定义时，描述其权限等级要求属性。

以下以音乐灯光秀服务化为例对本发明作进一步具体描述，硬件资源属性分析模块还对硬件资源的厂家信息、型号信息、核心组件进行描述，对硬件组件支持的功能进行描述。由于每个厂家的硬件存在差异，同一厂家的不同型号硬件也存在差异且核心组件也会不同，其对应的控制软件也不同，因此可在上层软件预先内置需支持的厂家所有或者部分硬件的调用逻辑软件，当上层软件识别到以上厂家信息时，自动关联其调用逻辑。硬件资源属性分析模块包括：车速计算模块、音乐播放器模块、近光灯控制模块、行车灯控制模块和氛围灯控制模块。

如图2所示为音乐灯光秀服务化系统示意图。音乐灯光秀模块的左侧为输入模块右侧为输出模块，预先需将各个输入和输出模块的属性信息进行识别，并关联相应的调用逻辑，才能保障音乐灯光秀模块正常调用输入和输出模块。车速计算模块采集四轮论述信号提取其中的四轮轮速有效信号计算车速信号，音乐播放器模块根据用户选择的音乐、音乐播放器按键状态确定音乐类型、音乐播放器状态，灯光秀配置模块获取灯光秀开启设置、灯光秀模式设置进行最佳配置确定灯光秀开启设置、灯光秀模式设置，将上述车速信号、音乐类型、音乐播放器状态、灯光秀开启设置、灯光秀模式设置输入音乐灯光秀模块，音乐灯光秀模块输出左、右近光灯亮灭状态控制近光灯控制模块输出左、右近光灯驱动信号，控制驱动汽车左右近光灯亮、灭、闪烁、灯光强度等；音乐灯光秀模块输出左、右行车灯亮灭状态控制行车灯控制模块输出左右行车灯驱动信号，驱动左右行车灯亮、灭、闪烁、灯光强度等，音乐灯光秀模块输出氛围灯颜色、氛围灯模式、氛围灯呼吸频率、氛围灯亮灭状态输入氛围灯控制模块输出氛围灯驱动信号，控制氛围灯的亮、灭、闪烁、发光颜色、灯光强度等。

输入输出分析模块分析各个模块的输入输出接口和类型。车速模块采集四轮轮速信号并计算输出车速信号，音乐播放模块识别用户选择的音乐以及识别用户的操作行为并输出音乐的属性信息和播放状态/进度，灯光秀配置模块识别功能配置和使能条件输出灯光秀设置指令和模式指令，近光灯控制模块以及行车灯控制模块接收灯的控制指令并执行灯的驱动输出，氛围灯控制模块接收氛围灯的控制指令并执行氛围灯的驱动输出。

硬件用例分析模块进行服务模块用例分析并设计原子服务逻辑，设置音乐灯光秀功能对功能安全无要求，对信息安全无要求，对健康状态有需求，对声光同步有需求。各个服务模块根据音乐灯光秀的功能定义，实现各个模块内部的功能逻辑，同时实现健康状态的上报和读取接口，实现声光同步的逻辑并提供相应接口。

Claims (8)

1.一种基于硬件资源的整车功能服务化抽象系统，其特征在于，包括，硬件资源属性分析模块：对硬件资源进行描述，对硬件组件支持的功能进行描述；输入输出分析模块：描述输入输出类型，定义单位、分辨率、取值范围等，形成接口描述文件ARXML；硬件用例分析模块：根据硬件组件支持的功能确认相关联的硬件资源，并关联相应的原子服务，具体包括：功能业务分析模块：由功能出发关联相关的硬件资源，并描述硬件资源能力，健康状态业务分析模块：读取硬件资源的故障并确定故障上报内容；业务功能安全分析模块：由功能安全目标拆分和定义，分配各个硬件资源需达到的ASIL级别，并确定相应的属性，通过接口调用获取此ASIL级别；业务实时性分析模块：根据功能实时性性能要求对硬件资源进行识别；业务信息安全要求分析模块：针对不同的功能定义不同访问等级，并将访问等级分配到各个硬件资源，硬件资源根据其权限等级属性进行服务。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，硬件资源属性分析模块对硬件资源的厂家信息、型号信息、核心组件进行描述，对硬件组件支持的功能进行描述，硬件资源属性分析模块包括：车速计算模块、音乐播放器模块、近光灯控制模块、行车灯控制模块和氛围灯控制模块。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，输入输出分析模块分析各个模块的输入输出接口和类型，包括：车速模块采集四轮轮速信号并计算输出车速信号，音乐播放模块识别用户选择的音乐以及识别用户的操作行为并输出音乐的属性信息和播放状态/进度，灯光秀配置模块识别功能配置和使能条件输出灯光秀设置指令和模式指令，近光灯控制模块以及行车灯控制模块接收灯的控制指令并执行灯的驱动输出，氛围灯控制模块接收氛围灯的控制指令并执行氛围灯的驱动输出。

4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，车速计算模块采集四轮轮速信号提取其中的四轮轮速有效信号计算车速信号，音乐播放器模块根据用户选择的音乐、音乐播放器按键状态确定音乐类型、音乐播放器状态，灯光秀配置模块获取灯光秀开启设置、灯光秀模式设置进行最佳配置确定灯光秀开启设置、灯光秀模式设置，将上述车速信号、音乐类型、音乐播放器状态、灯光秀开启设置、灯光秀模式设置输入音乐灯光秀模块，音乐灯光秀模块输出左、右近光灯亮灭状态控制近光灯控制模块输出左、右近光灯驱动信号，控制驱动汽车左右近光灯亮、灭、闪烁、灯光强度，输出左、右行车灯亮灭状态控制行车灯控制模块输出左右行车灯驱动信号，驱动左右行车灯亮、灭、闪烁、灯光强度，输出氛围灯颜色、氛围灯模式、氛围灯呼吸频率、氛围灯亮灭状态输入氛围灯控制模块输出氛围灯驱动信号，控制氛围灯的亮、灭、闪烁、发光颜色、灯光强度。

5.一种基于硬件资源的整车功能服务化抽象方法，其特征在于，包括步骤，硬件资源属性分析模块对硬件资源进行描述，对硬件组件支持的功能进行描述；输入输出分析模块描述输入输出类型，定义单位、分辨率、取值范围等，形成接口描述文件ARXML；硬件用例分析模块根据硬件组件支持的功能确认相关联的硬件资源，并关联相应的原子服务，具体包括：功能业务分析模块由功能出发关联相关的硬件资源，并描述硬件资源能力，健康状态业务分析模块：读取硬件资源的故障并确定故障上报内容；业务功能安全分析模块由功能安全目标拆分和定义，分配各个硬件资源需达到的ASIL级别，并确定相应的属性，通过接口调用获取此ASIL级别；业务实时性分析模块根据功能实时性性能要求对硬件资源进行识别；业务信息安全要求分析模块：针对不同的功能定义不同访问等级，并将访问等级分配到各个硬件资源，硬件资源根据其权限等级属性进行服务。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，硬件资源属性分析模块对硬件资源的厂家信息、型号信息、核心组件进行描述，对硬件组件支持的功能进行描述，硬件资源属性分析模块包括：车速计算模块、音乐播放器模块、近光灯控制模块、行车灯控制模块和氛围灯控制模块。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，输入输出分析模块分析各个模块的输入输出接口和类型，包括：车速模块采集四轮轮速信号并计算输出车速信号，音乐播放模块识别用户选择的音乐以及识别用户的操作行为并输出音乐的属性信息和播放状态/进度，灯光秀配置模块识别功能配置和使能条件输出灯光秀设置指令和模式指令，近光灯控制模块以及行车灯控制模块接收灯的控制指令并执行灯的驱动输出，氛围灯控制模块接收氛围灯的控制指令并执行氛围灯的驱动输出。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，车速计算模块采集四轮轮速信号提取其中的四轮轮速有效信号计算车速信号，音乐播放器模块根据用户选择的音乐、音乐播放器按键状态确定音乐类型、音乐播放器状态，灯光秀配置模块获取灯光秀开启设置、灯光秀模式设置进行最佳配置确定灯光秀开启设置、灯光秀模式设置，将上述车速信号、音乐类型、音乐播放器状态、灯光秀开启设置、灯光秀模式设置输入音乐灯光秀模块，音乐灯光秀模块输出左、右近光灯亮灭状态控制近光灯控制模块输出左、右近光灯驱动信号，控制驱动汽车左右近光灯亮、灭、闪烁、灯光强度，输出左、右行车灯亮灭状态控制行车灯控制模块输出左右行车灯驱动信号，驱动左右行车灯亮、灭、闪烁、灯光强度，输出氛围灯颜色、氛围灯模式、氛围灯呼吸频率、氛围灯亮灭状态输入氛围灯控制模块输出氛围灯驱动信号，控制氛围灯的亮、灭、闪烁、发光颜色、灯光强度。

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