CN115277750B

CN115277750B - 一种多系统智能座舱通信组件

Info

Publication number: CN115277750B
Application number: CN202210762497.5A
Authority: CN
Inventors: 黄堃; 张英鹏; 刘大全; 张磊
Original assignee: Chongqing Changan Automobile Co Ltd
Current assignee: Chongqing Changan Automobile Co Ltd
Priority date: 2022-06-30
Filing date: 2022-06-30
Publication date: 2023-05-26
Anticipated expiration: 2042-06-30
Also published as: CN115277750A

Abstract

本发明公开一种多系统智能座舱通信组件，由基础传输层、抽象接口层、配置及数据模型层和应用程序编程接口层组成；其中：所述基础传输层用于对多系统、多芯片级系统之间的基础通信方式进行封装；所述抽象接口层提供统一的传输层初始化、反初始化、数据读写接口以及数据变更通知接口；所述配置及数据模型层：主要由配置文件管理、服务质量管理及数据模型保证三个模块构成；所述应用程序编程接口层基于发布订阅数据模型接口。本发明在智能座舱现有系统架构下，简化了数据组包、用户态像内核态拷贝等一系列操作，侧重于面向异构硬件、异构操作系统之间的通信，提供简便、快捷的复杂系统间的通信方式。

Description

一种多系统智能座舱通信组件

技术领域

本发明涉及基于多系统、多芯片架构下的智能座舱内部通信，意在提供一种灵活、高效的基础通信组件以解决智能座舱内部数据通信，消除因系统、芯片带来的信息孤岛。属于通信技术领域。

背景技术

随着汽车技术的发展，电子化、信息化、智能化已然成为未来新能源汽车的重要方向。智能座舱作为车载智能化重要体现窗口，以多芯片、多操作系统来应对日益繁杂的体验需求及算力需求。

目前，基于多系统、多芯片间的通信方式常常是基于以太网进行处理，该种通信方式由对TCP/IP进行统一抽象出的套接字向应用层提供服务；然而，该方式的通信效率存在一定的局限性，数据通常会由组包、用户态像内核态拷贝等一系列操作完成。因此，存在通信效率不高的问题。

在现有系统架构下如何提高通信效率，本领域技术人员对此进行了相关的研究。例如，CN201410664514.7公开的一种网络通信中间件实现方法，方法包括：设计通信协议、规范、接口；构建应用程序通信模式；确定消息传递模式：点-点(P2P)或发布/订阅(Pub/Sub)；构建通信中间件，实现通信中间件消息传递；设置通信中间件服务运行配置文件；管理通信中间件日志；连接通信中间件服务，向通信中间件发送消息和从通信中间件获取消息。该发明针对厂商通信产品没有统一的标准，无法实现无缝的交互操作等问题，通过集成多种通用协议，能够实现各种异构对象之间的网络通信；但是，在车载智能座舱中，存在传输链路冗余、传输拷贝次数过多的弊端。又如，CN202011468725.5公开了一种跨平台通信中间件可视化建模方法，通过图形化方式生成跨平台通信用模板，包括：在处理器架构模板中，根据异构分布式系统平台的处理器架构，确定在处理器的地址和数据访问时的数据和地址对齐方式，以及处理器通信时的端序；在操作系统模板中，对跨平台通信中间件实现过程中涉及到的异构分布式系统平台操作系统调用接口进行定义；在通信方式模板中，定义跨平台通信中间件与异构分布式系统平台通信时使用的通信接口接口，包括常规通信接口模板、辅助通信配置接口模板。采用该发明能够快速准确地对通信中间件进行升级、扩展和移植；但是，该方法侧重于通过可视化的图形界面配置生成及硬件异构的平台部署。

因此，面对智能座舱复杂的系统架构及系统部署情况，亟需一种通用的通信方式用以支撑智能座舱内部信息流通。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的是提供一种适合复杂智能座舱系统的通信组件，简化数据组包、用户态像内核态拷贝等一系列操作，解决现有技术智能座舱架构下，系统之间通信效率不高的问题。

实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种多系统智能座舱通信组件，由基础传输层、抽象接口层、配置及数据模型层和应用程序编程接口层组成；其中：

所述基础传输层用于对多系统、多系统级芯片之间的基础通信方式进行封装；

所述抽象接口层提供统一的传输层初始化、反初始化、数据读写接口以及数据变更通知接口；

所述配置及数据模型层由配置文件管理模块、服务质量管理模块及数据模型保证模块构成，用于对基础传输层中具体通信方式的配置、保证消息传递质量、提供发布/订阅以及远程调用；

所述应用程序编程接口层基于发布订阅(pub/sub) 数据模型接口主要提供注册接口、发布接口。基于远程过程调用的方式的通信模型依据约定的结构路径进行调用，路径模型为—接口版本/业务领域/业务方法/{业务参数}。

进一步，所述基础通信方式为共享内存或套接字等方式进行数据传输。

进一步，所述抽象接口层提供统一的传输层初始化、反初始化、数据读写接口和数据变更通知接口。

进一步，所述配置及数据模型层主要由配置文件管理模块、服务质量管理模块及数据模型保证模块构成。

进一步，所述抽象接口层用于屏蔽传输层各种基础通信组件的差异，提供初始化接口、反初始化接口、数据读、数据写、数据变更通知等抽象接口对基础通信组件进行覆盖。

所述初始化接口、反初始化接口、数据读、数据写、数据变更通知等抽象接口，具体为：

初始化接口：初始化接口参数中包含了互联网协议地址、端口、及文件描述符；

反初始化接口：用于释放读/写资源；

数据读：从基础传输层读取数据；

数据写：向基础传输层写入数据；

数据变更通知：接收基础传输层数据变更。

进一步，所述配置文件管理模块用于对基础传输层中具体通方式的配置；采用可结构化的文件类型，主要信息包括通信方式读写-类型--用于选择底层通信组件；通信角色读写--角色—用于使用底层通信组件主从要求的配置，用户名—用于明确使用该通信组件的使用者，版本—指定已有的底层通信方式版本，是否缓存—是否需要缓存传输的事件数据。

所述服务质量管理(QOS)模块用于保证消息传递质量；包括：服务质量管理（QOS）0：透传信息，无可靠性；服务质量管理（QOS）1：至少进行一次重复传递；服务质量管理（QOS）2：同消息保证一次成功传输；

所述数据模型保证模块：该通信组件提供 pub/sub（发布/订阅）以及远程过程调用方式的通信模型。

本发明还提供所述多系统智能座舱通信组件的应用，部署在智能座舱内用于支撑智能座舱内部信息流通。

对于不同系统级芯片，直接使用套接字或使用相应应用层协议栈。

对于相同系统级芯片内，对于虚拟化运行的异构操作系统通过共享内存的方式进行通信。

相比现有技术，本发明具有如下有益效果：

1、本发明在智能座舱现有系统架构下，简化了数据组包、用户态像内核态拷贝等一系列操作，侧重于面向异构硬件、异构操作系统之间的通信。

2、本发明应用层提供简便、快捷的复杂系统间的通信方式，包含了远程调用(RPC)模型、发布订阅模型(pub/sub)及相关的QOS保证。

3、本发明基础传输层支持基础通信组件的弹性拓展，能够有效控制中间件大小及中间件的通信方式。

附图说明

图1为本发明总体架构图；

图2为本发明实施例1中基础传输层示意图；

图3为本发明实施例1中接口抽象层示意图；

图4通信组件加载使用流程图；

图5为本发明方案部署图。

具体实施方式：

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1，本发明提供一种多系统智能座舱通信组件，整体架构分为四层，即：

基础传输层、基础抽象接口、配置及数据模型层（包括配置模块、服务质量模块和数据模型模块）和应用程序编程接口层；其中：

1、参见图2，所述基础传输层：用于对多系统、多系统及芯片之间的基础通信方式进行封装。

具体的通信方式可由配置及数据模型层进行控制。

在通信方式上，可进行共享内存、套接字等方式进行数据传输。

传输层对片内系统、片间系统常用传输方式进行分装抽象。

如消息队列，半虚拟化驱动,套接字；并针对特定芯片平台亦提供通信方式，如虚拟机管理抽象层。

2、参见图3，所述抽象接口层：提供统一的传输层初始化、反初始化、数据读写接口，数据变更通知接口。

抽象接口层用于屏蔽传输层各种基础通信组件的差异，提供5大类（初始化接口、反初始化接口、数据读、数据写、数据变更通知）抽象接口对基础通信组件进行覆盖。具体为：

初始化接口：初始化接口参数中包含了互联网协议地址、端口、及文件描述符。用以满足套接字，管道等通信方式。

反初始化接口：用于释放读/写资源。

数据读：从基础传输层读取数据。

数据写：向基础传输层写入数据。

数据变更通知：接收基础传输层数据变更。

3、配置及数据模型层：主要由配置文件管理模块、服务质量管理模块及数据模型保证模块构成。

其中，配置文件管理模块：用于对基础传输层中具体通信方式的配置；采用可结构化的文件类型，主要信息包括通信方式读写_类型--用于选择底层通信组件；通信角色读写_角色—用于使用底层通信组件主从要求的配置，用户_名字—用于明确使用该通信组件的使用者，版本—指定已有的底层通信方式版本，是否缓存—是否需要缓存传输的事件数据。例如：

{"读写_类型":"套接字",

"读写_角色":"服务",

"用户_名字":"xxx",

"版本":"v1.0",

"是否缓存":"ture",

……

}

服务质量管理(QOS)模块：用于保证消息传递质量。

该通信组件对于消息型事件进行质量保证。

服务质量管理(QOS)通过一系列质量保证策略来完成针对不同数据类型的传输质量。质量保证策略可靠度分为3大级，包括：

QOS0：透传信息，无可靠性。

QOS1：至少进行一次重复传递。

QOS2：同消息保证一次成功传输。

数据模型保证模块：该通信组件提供发布/订阅(pub/sub) 以及远程调用方式的通信模型。

4、应用程序编程接口层：基于发布/订阅(pub/sub)数据模型接口主要提供注册接口、发布接口。基于远程调用方式的通信模型依据约定的结构路径进行调用，路径模型为—接口版本/业务领域/业务方法/{业务参数}。

二、参见图4，本发明所述多系统智能座舱通信组件，加载流程包括：

Step1：调用配置层进行组件通信方式配置；

Step2：依据step2中的通信方式进行服务质量(QOS)配置；

QOS通过在使用接口时使用，不同的QOS级别由使用者根据业务需求选择，如只需要消息发出而不需要确保对端收到消息则选择QOS0；如果需要重复传输则选择QOS1，则可以配置传输次数；如果确保对端收到消息，则配置QOS2。

Step3：进行数据模型配置；

如若是发布订阅模式则采用step4的方式；

如若使用接口调用的方式则进行step5；

Step4：采用发布/订阅(sub/pub )模式，提供对主题的注册监听以及通知方式；

Step5：采用接口调用方式，调用方为客户端，对端为服务端。

三、具体实施方式及方案部署

参见图5，将本发明多系统智能座舱通信组件部署在各个应用内，根据配置的底层通信方式的不同完成系统级芯片之间，同系统级芯片不同系统级芯片之间的通信。

不同系统级芯片以可直接使用套接字或使用应用层协议栈。

在相同系统级芯片内，对于虚拟化运行的异构操作系统通过共享内存的方式进行通信如虚拟机管理抽象层, 半虚拟化驱动等方式。

由此可见，本发明多系统智能座舱通信组件在智能座舱现有系统架构下，大大简化了数据组包、用户态像内核态拷贝等一系列操作，侧重于面向异构硬件、异构操作系统之间的通信；应用层提供简便、快捷的复杂系统间的通信方式，包含了远程调用(RPC)模型、发布订阅模型(PUB/SUB)及相关的服务质量(QOS)保证。

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.一种多系统智能座舱通信组件，其特征在于，由基础传输层、抽象接口层、配置及数据模型层和应用程序编程接口层组成；其中：

所述抽象接口层提供统一的传输层初始化、反初始化、数据读写接口以及数据变更通知接口；所述抽象接口层用于屏蔽传输层各种基础通信组件的差异，提供初始化接口、反初始化接口、数据读、数据写和数据变更通知抽象接口对基础通信组件进行覆盖；

所述配置文件管理模块用于对基础传输层中具体通信方式的配置；采用可结构化的文件类型，主要信息包括通信方式读写_类型--用于选择底层通信组件；通信角色读写_角色—用于使用底层通信组件主从要求的配置，用户_名字—用于明确使用该通信组件的使用者，版本—指定已有的底层通信方式版本，是否缓存—是否需要缓存传输的事件数据；

所述服务质量管理模块用于保证消息传递质量；包括：质量管理0：透传信息，无可靠性；质量管理1：至少进行一次重复传递；质量管理2：同消息保证一次成功传输；

所述数据模型保证模块：该通信组件提供发布/订阅以及远程调用方式的通信模型；

所述应用程序编程接口层基于发布订阅数据模型接口主要提供注册接口、发布接口。

2.根据权利要求1所述多系统智能座舱通信组件，其特征在于，所述基础通信方式为共享内存或套接字方式进行数据传输。

3.根据权利要求1所述多系统智能座舱通信组件，其特征在于，所述初始化接口、反初始化接口、数据读、数据写和数据变更通知抽象接口，具体为：

初始化接口：初始化接口参数中包含了互联网协议地址、端口及文件描述符；

反初始化接口：用于释放读写资源；

数据读：从基础传输层读取数据；

数据写：向基础传输层写入数据；

数据变更通知：接收基础传输层数据变更。

4.根据权利要求1所述多系统智能座舱通信组件，其特征在于，采用如下加载流程：

Step1：调用配置层进行组件通信方式配置；

Step2：依据step1中的通信方式进行质量管理配置；

Step3：进行数据模型配置，若是发布订阅模式则采用step4的方式；如若使用接口调用的方式则进行step5；

Step4：采用发布/订阅模式，提供对主题的注册监听以及通知方式；

5.多系统智能座舱通信组件的应用，其特征在于，将权利要求1至4任一多系统智能座舱通信组件部署在智能座舱内，用于支撑智能座舱内部信息流通。

6.根据权利要求5所述多系统智能座舱通信组件的应用，其特征在于，基于不同芯片级系统，以套接字进行通行，直接使用套接字或使用应用层协议栈。

7.根据权利要求6所述多系统智能座舱通信组件的应用，其特征在于，基于相同系统级芯片内，对于虚拟化运行的异构操作系统通过共享内存的方式进行通信。