CN114244878B - 一种异构多核环境下的设备分布式访问系统及方法 - Google Patents

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Abstract

一种异构多核环境下的设备分布式访问系统，包括，设备管理程序模块、安全应用程序模块、车辆信息应用程序模块、路由选择分发模块、设备前端模块，以及物理设备接口模块，其中，所述设备管理程序模块、安全应用程序模块、路由选择分发模块，以及物理设备接口模块，位于安全处理域；所述车辆信息应用程序模块和设备前端模块，位于应用处理域；所述安全处理域与所述应用处理域，按照RPMSG协议进行核间通信。本发明还提供一种异构多核环境下的设备分布式访问方法，利用安全处理域的安全特性，访问车身总线，使得非安全域的应用方便获得车辆信息，并通过分发规则，发送到对应的应用程序。

Description

一种异构多核环境下的设备分布式访问系统及方法
技术领域
本发明涉及车载片上芯片技术领域，尤其涉及一种异构多处理器支持跨域设备访问和管理系统及方法。
背景技术
在汽车行业发展的今天，在汽车网联化、智能化发展趋势下，芯片系统需要兼顾运算能力和功能安全性，芯片设计更为复杂且要应对多种场景需要而设计。主要表现在，芯片非对称多处理器个数的增加，以及处理器互相功能隔离，保留必要的相互通信，保证各自的功能独立运行。但是作为一个系统的整体设计，处理器间的通信，比如对某些硬件状态的共享，跨网络数据传输，又必不可少，既要保持处理器各自功能的独立性和安全性，又要体现片上系统的整体性和完整性。
按照车规SoC的安全需求，在一个SoC中支持多个异构处理器，比如用于safety，secure的处理器通常会和应用处理器分离，这些处理器以及相关的硬件外设形成多功能域的概念；能够获取车辆信息或控制车身状态的CAN控制器，因为安全等级较高,通常会在安全处理域（safety域）中负责处理；应用处理器域（IVI或者仪表应用）需要及时的获取车辆状态信息，并报告给用户；通过核间通信的方式把CAN报文在多个处理器域之间进行分发。
在过去的几年中，应对大数据和算力不断增长的需求，汽车产业电子架构会不断的从传统的的分布式ECU朝着集中化的域控制器、网关和中央控制器等方向发展，一个片上系统会集成更多的微控制器，外围设备和高性能处理器，组成一个多处理器的复杂集合，一方面能够满足不断增长的算力需求，同时尽可能复用硬件投资成本，另一方面，又需要保证汽车领域对安全性的监管需求。这种具有多处理器的片上系统会变得更加主流，多处理器间的信息交换必然要求高频率、高可靠性和低延迟，才能发挥片上系统整体的强大功能。
随着汽车智能化发展过程，相关的多核处理器通信得到了普遍应用，但是在扩展性和应用范围上仍有限制，相关领域仍然处在探索发展阶段。一个片上系统中，同时运行了由不同处理器组成的异构系统，比如主应用处理器，主要负责功能安全的Safety处理器和处理硬件安全处理器Security等。而且，在主应用处理器多核SMP（对称多处理）之上会通过虚拟化技术或者硬隔离的技术，即使用多个独立的物理处理器，运行多个操作系统。在车载领域，分别有信息娱乐系统，仪表显示系统和自动驾驶辅助系统（ADAS）等。这样就组成了一个复杂的操作系统集合，为了保证系统对外设资源协调，在多个操作系统消息通信总线的基础上，需要一套服务框架来解决多个操作系统间外设访问的数据访问处理机制。这套机制既需要处理异构核之间的设备查询登记注销，也要完成设备具有的事件响应、数据收发功能，对应用的开发者来说是一个透明的和方便扩展接口。
对于应用来说，既需要处理跨核通信的底层细节和数据来源分发的问题,又需要考虑设备总线接口在不同应用程序之间、不同操作系统之间的同步协调问题，甚至在虚拟化环境下不同虚拟机上的虚拟设备，比较繁琐且没有必要。
发明内容
为了解决现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种异构多核环境下的设备分布式访问系统及方法，使得非安全域的应用处理器极其方便获得车辆信息，不用关心来自哪个具体的物理设备，而且不用处理异构操作系统之间的通信问题和资源分配，方便应用程序的开发，加快开发速度和项目进展。
为实现上述目的，本发明提供的异构多核环境下的设备分布式访问系统，包括，设备管理程序模块、安全应用程序模块、车辆信息应用程序模块、路由选择分发模块、设备前端模块，以及物理设备接口模块，其中，
所述设备管理程序模块、安全应用程序模块、路由选择分发模块，以及物理设备接口模块，位于安全处理域；
所述车辆信息应用程序模块和设备前端模块，位于应用处理域；
所述安全处理域与所述应用处理域，按照RPMSG协议进行核间通信。
进一步地，所述设备管理程序模块，接收所述安全应用程序模块或所述车辆信息应用程序模块的设备绑定请求，绑定并打开相应的外部设备；
接收所述安全应用程序模块或所述车辆信息应用程序模块的设备解绑请求，关闭并解绑相应的设备；
所述设备绑定请求或设备解绑请求，包括，设备名称、通道号、设备号等信息。
进一步地，所述设备管理程序模块，其控制管理所述物理设备接口模块，将来自外部设备车辆信息分发到相应的安全应用程序模块或车辆信息应用程序模块；将安全应用程序模块或车辆信息应用程序模块发回的数据发送到相应的外部设备。
进一步地，所述安全应用程序模块，其向所述设备管理程序模块发送设备绑定请求，与相应的外部设备进行数据交互；向所述设备管理程序模块发送设备解绑请求，请求关闭设备；
所述车辆信息应用程序模块，通过核间通信服务模块向安全处理域中的所述设备管理程序模块发送设备绑定请求，与相应的外部设备进行数据交互；向所述设备管理程序模块发送设备解绑请求，请求关闭设备。
更进一步地，所述路由选择分发模块，将接收数据队列中的车辆信息进行路由选择后，分发给相应的安全应用程序模块或车辆信息应用程序模块；将发送数据队列中、来自所述安全应用程序模块或所述车辆信息应用程序模块的数据进行路由选择后，通过所述物理设备接口模块发送给相应的外部设备。
为实现上述目的，本发明还提供一种异构多核环境下的设备分布式访问方法，包括以下步骤：
接收应用程序模块的请求，绑定并开启相应的外部设备；
将来自外部设备的车辆信息分发给相应的应用程序模块；
将来自安全应用程序模块或车辆信息应用程序模块的数据，发送到相应的外部设备；
接收应用程序模块的请求，解绑并关闭相应的外部设备。
进一步地，所述接收应用程序模块的请求，绑定并开启相应的外部设备的步骤，还包括，设备管理程序模块接收安全管理域中的安全应用程序模块或应用管理域中的车辆信息应用程序模块的设备绑定请求，绑定并开启相应的外部设备；
所述接收应用程序模块的请求，解绑并关闭相应的外部设备的步骤，还包括，设备管理程序模块接收安全管理域中的安全应用程序模块或应用管理域中的车辆信息应用程序模块的设备解绑请求，解绑并关闭相应的外部设备。
更进一步地，所述将来自外部设备的车辆信息分发给相应的应用程序模块的步骤，还包括，从外部设备获取的车辆信息，经过预处理后进入接收数据队列；经路由选择分发模块进行路由选择后，通过安全操作系统内线程间通信分发给安全应用程序模块，或者通过核间通信模块分发给POSIX操作系统的车辆信息应用程序模块；
所述将来自安全应用程序模块或车辆信息应用程序模块的数据，发送到相应的外部设备的步骤，还包括，安全应用程序模块或车辆信息应用程序模块发回的数据会进入发送数据队列，经过路由选择分发模块进行路由选择后，通过物理设备接口模块发送给相应的外部设备。
为实现上述目的，本发明还提供一种处理器芯片，包括上文所述的异构多核环境下的设备分布式访问系统。
为实现上述目的，本发明还提供一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器上储存有在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序时执行如上文所述的异构多核环境下的设备分布式访问方法的步骤。
本发明的异构多核环境下的设备分布式访问系统及方法，与现有技术相比较具有以下有益效果：
利用安全处理域的安全特性，访问车身总线, 使得非安全域的应用方便获得车辆信息；
能够支持多路CAN /SPI/UART/LIN等设备控制器，并通过分发规则，发送到对应的应用程序；
能够将数据分发给多个不同的操作系统应用。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，并与本发明的实施例一起，用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为根据本发明的异构多核环境下的设备分布式访问系统结构示意图。
图2为根据本发明的异构多核环境下的设备分布式访问方法流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例中，提供了一种用于片上系统内部，异构多操作系统环境下，获取车辆信息的解决方法，可用于车载液晶仪表和娱乐导航系统、车辆辅助驾驶控制平台，以及异构多操作系统组成的混合系统中。
实施例1
图1为根据本发明的异构多核环境下的设备分布式访问系统结构示意图，如图1所示，本发明的异构多核环境下的设备分布式访问系统，包括，设备管理程序模块11、安全应用程序模块12、车辆信息应用程序模块13、路由选择分发模块14、设备前端模块15，以及物理设备接口模块16，其中，
设备管理程序模块11、安全应用程序模块12、路由选择分发模块14，以及物理设备接口模块16，位于安全处理域（safety域）。
车辆信息应用程序模块13和设备前端模块15，位于应用处理域（非安全处理域）。
安全处理域与应用处理域之间，采用RPMSG协议，通过核间通信服务模块进行指令和数据的传输。
设备管理程序模块11，用于管理设备控制器，控制管理物理设备接口模块16，接收安全应用程序模块12或车辆信息应用程序模块13的设备绑定请求，绑定并打开相应的外部设备；将从外部设备获取的车辆信息经过预处理发送给接收数据队列；将安全应用程序模块12或车辆信息应用程序模块13发送的数据发送给发送数据队列；接收安全应用程序模块12或车辆信息应用程序模块13的设备解绑请求，关闭并解绑相应的设备。
本发明实施例中，设备绑定请求或设备解绑请求中，包括设备名称、通道号、设备号等信息。
本发明实施例中，设备绑定请求，包括，设备名称、通道号、设备号等信息；
安全应用程序模块12，在安全处理域，向设备管理程序模块11发送设备绑定请求，与相应的外部设备进行数据交互；向设备管理程序模块11发送设备解绑请求，请求关闭设备。
车辆信息应用程序模块13，在非安全处理域，通过核间通信服务模块向安全处理域中的设备管理程序模块11发送设备绑定请求，与相应的外部设备进行数据交互；向安全处理域中的设备管理程序模块11发送设备解绑请求，请求关闭设备。
路由选择分发模块14，对接收数据队列中的车辆信息进行路由选择后，分发给相应的安全应用程序模块12或车辆信息应用程序模块13；对发送数据队列中、来自安全应用程序模块12或车辆信息应用程序模块13的数据进行路由选择后，通过物理设备接口模块16发送给相应的外部设备。
设备前端模块15，实现Socket CAN、tty或自定义的设备文件。
物理设备接口模块16，其接收设备管理程序模块11的指令，为安全应用程序模块12或车辆信息应用程序模块13与外部设备之间的数据交互提供信息通道。
本发明实施例中，物理设备接口模块16，包括多组CAN/SPI/UART/I2C等控制器和驱动。
实施例2
图2为根据本发明的异构多核环境下的设备分布式访问方法流程图，下面将参考图2，对本发明的异构多核环境下的设备分布式访问方法进行详细描述。
首先，在步骤201，绑定并开启外部设备。
本发明实施例中，处于安全管理域中的设备管理程序模块11接收来自同样处于安全管理域中的安全应用程序模块12或处于应用处理域中的车辆信息应用程序模块13的设备绑定请求；设备管理程序模块11根据设备绑定请求，绑定并开启相应的外部设备。
本发明实施例中，设备绑定请求，包括设备名称、通道号、设备号等信息。
本发明实施例中，控制命令传输通道，由核间通信服务模块提供，由系统在启动时创建，用于向设备管理程序发送命令，创建数据传输通道。
数据传输通道号按照喷段的方式分配给各个设备，并在配置文件中指定，以保证其在系统中的唯一性。
在步骤202，分发车辆信息到相应的应用程序模块。
本发明实施例中，从外部设备获取的车辆信息，经过设备管理程序模块11进行数据包的内容过滤，格式规整，填充等预处理后，使得数据以统一格式进入接收数据队列，再经路由选择分发模块14进行路由选择后，通过安全操作系统内线程间通信分发给安全应用程序模块，或者通过核间通信模块分发给POSIX操作系统的车辆信息应用程序模块。
在步骤203，分发数据到相应的外部设备。
本发明实施例中，安全应用程序或车辆信息应用程序模块发回的数据会进入发送数据队列，经过路由选择分发模块14进行路由选择后，通过物理设备接口模块16发送给相应的外部设备。
在步骤204，解绑并关闭外部设备。
本发明实施例中，处于安全管理域中的设备管理程序模块11接收来自同样处于安全管理域中的安全应用程序模块12或处于应用处理域中的车辆信息应用程序模块13的设备解绑请求；设备管理程序模块11根据设备解绑请求，解绑并关闭相应的外部设备。
本发明实施例中，设备解绑请求，包括设备名称、通道号、设备号等信息。
本发明的异构多核环境下的设备分布式访问系统及方法，将设备控制器驱动和应用程序分离在不同安全等级的功能域中，支持对报文的预处理和报文分发规则。
实施例3
本发明的一个实施例中，还提供一种芯片，包括，如上文所述的异构多核环境下的设备分布式访问系统，在异构多操作系统环境下获取车辆信息。
实施例4
本发明的一个实施例中，还提供一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器上储存有在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序时执行如上文所述的异构多核环境下的设备分布式访问方法的步骤。
本领域普通技术人员可以理解：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种异构多核环境下的设备分布式访问系统，其特征在于，包括，设备管理程序模块、安全应用程序模块、车辆信息应用程序模块、路由选择分发模块、设备前端模块，以及物理设备接口模块，其中，
所述设备管理程序模块、安全应用程序模块、路由选择分发模块，以及物理设备接口模块，位于安全处理域；
所述车辆信息应用程序模块和设备前端模块，位于应用处理域；
所述安全处理域与所述应用处理域，按照RPMSG协议进行核间通信；
所述车辆信息应用程序模块，通过核间通信服务模块向安全处理域中的所述设备管理程序模块发送设备绑定请求，与相应的外部设备进行数据交互；向所述设备管理程序模块发送设备解绑请求，请求关闭外部设备；
所述物理设备接口模块，包括多组控制器；所述多组控制器采用CAN、SPI、UART和I2C协议中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的异构多核环境下的设备分布式访问系统，其特征在于，
所述设备管理程序模块，接收所述安全应用程序模块或所述车辆信息应用程序模块的设备绑定请求，绑定并打开相应的外部设备；
接收所述安全应用程序模块或所述车辆信息应用程序模块的设备解绑请求，关闭并解绑相应的外部设备；
所述设备绑定请求或设备解绑请求，包括，设备名称、通道号、设备号信息中至少一种。
3.根据权利要求2所述的异构多核环境下的设备分布式访问系统，其特征在于，
所述设备管理程序模块，其控制管理所述物理设备接口模块，将来自外部设备的车辆信息分发到相应的安全应用程序模块或车辆信息应用程序模块；将安全应用程序模块或车辆信息应用程序模块发回的数据发送到相应的外部设备。
4.根据权利要求1所述的异构多核环境下的设备分布式访问系统，其特征在于，
所述安全应用程序模块，其向所述设备管理程序模块发送设备绑定请求，与相应的外部设备进行数据交互；向所述设备管理程序模块发送设备解绑请求，请求关闭外部设备。
5.根据权利要求1所述的异构多核环境下的设备分布式访问系统，其特征在于，
所述路由选择分发模块，将接收数据队列中的车辆信息进行路由选择后，分发给相应的安全应用程序模块或车辆信息应用程序模块；将发送数据队列中来自所述安全应用程序模块或所述车辆信息应用程序模块的数据进行路由选择后，通过所述物理设备接口模块发送给相应的外部设备。
6.一种异构多核环境下的设备分布式访问方法，应用于如权利要求1所述的异构多核环境下的设备分布式访问系统，包括以下步骤：
接收应用程序模块的请求，绑定并开启相应的外部设备；其中包括，设备管理程序模块接收应用处理域中的车辆信息应用程序模块的设备绑定请求，绑定并开启相应的外部设备；
将来自外部设备的车辆信息分发给相应的应用程序模块；
将来自车辆信息应用程序模块的数据，发送到相应的外部设备；
接收应用程序模块的请求，解绑并关闭相应的外部设备；其中包括，设备管理程序模块接收应用处理域中的车辆信息应用程序模块的设备解绑请求，解绑并关闭相应的外部设备。
7.根据权利要求6所述的异构多核环境下的设备分布式访问方法，其特征在于，
所述将来自外部设备的车辆信息分发给相应的应用程序模块的步骤，还包括，从外部设备获取的车辆信息，经过预处理后进入接收数据队列；经路由选择分发模块进行路由选择后，通过安全操作系统线程间通信分发给安全应用程序模块，或者通过核间通信模块分发给POSIX操作系统的车辆信息应用程序模块；
安全应用程序模块或车辆信息应用程序模块发回的数据会进入发送数据队列，经过路由选择分发模块进行路由选择后，通过物理设备接口模块发送给相应的外部设备。
8.一种处理器芯片，其特征在于，所述处理器芯片，包括权利要求1-5任一项所述的异构多核环境下的设备分布式访问系统。
9.一种电子设备，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器上储存有在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序时执行权利要求6或7所述的异构多核环境下的设备分布式访问方法的步骤。
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