CN116303211A - 一种应用于车载场景的cpu多核间通信方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种应用于车载场景的CPU多核间通信方法，涉及车辆自动驾驶领域，特别涉及一种应用于车载场景的CPU多核间通信方法及装置；其应用于多核CPU：多核CPU包括若干组数据处理核，各组数据处理核包括一个数据写入核和一个数据读取核；同一组的数据处理核之间以硬件中断的方式实现数据交互的通知，采用共享内存的方式对各数据进行管理划分，采用标志位的方式实现各数据间的读写控制；同时，对数据类型进行分类，同一数据类型下的不同数据基于消息队列进行区分，触发不同任务的管理；可实现针对不定量大数据的环形缓存区的管理。

Description

一种应用于车载场景的CPU多核间通信方法及装置
技术领域
本发明涉及车辆自动驾驶领域，特别涉及一种应用于车载场景的CPU多核间通信方法及装置。
背景技术
车辆在自动驾驶场景下，组合定位模块需要为车辆控制模块输出有效的定位数据，这里的有效定位数据除了保证定位结果的高精度之外，还需要确保高精度定位结果的及时给出，实际需求是延迟不能超过5ms。自动驾驶的控制流程复杂，关键模块涉及高精度组合定位解算、视觉识别、激光雷达检测等模块，实现以上模块流程的主控CPU需要拥有强大的算力。
在现有技术中，同时满足高算力+高性价比的硬件方案大多采用的是多核同构或异构的方案实现的。如公开号为CN101170511B的国内专利《嵌入式操作系统中实现多核处理器通信的装置及方法》，其通过网络模块对外实现通信，即不同CPU间的多核通信。又如公开号为CN107590100B的国内专利《一种多核处理器的核间数据交互方法》，其同CPU内多核的方案如下：多个核依次连接后形成环形通讯结构，其中每一个核分别与共享数据区连接；一个核启动核间通讯中断，并将其发送下一个核，下一个核响应核间通讯中断，中断响应期间对共享数据区进行读和/或写操作，并在结束后沿环形通讯结构向下一个核发送核间通讯中断；沿环形通讯结构循环进行上述过程，在循环过程中，各核间通过共享数据区完成核间数据交互。
上述现有技术中，存在核间通讯交互响应不够迅速，无法满足车载应用场景的低延迟的需求的缺点，其原因如下：1、不同CPU间的多核通信主要依赖于网络模块，网络通信的响应速度主要取决于网络带宽及通讯速率，而当前的网络通讯速率远远没有达到延迟在ms以内的需求。2、核内的多核间数据交互，采用核间轮询、依次传递的方式进行，虽然能到达到互斥的需求，但轮询必然要丢失实时性，无法实现快速响应。3、对内存进行划分，按照一定的规则依次读/写，采用轮询的实现形式进行读写操作，该方式可确保不遗漏，但同样会出现响应不及时的问题，同时搭配共享内存使用的方案还有可能出现被覆盖的情况。
因此，针对现有技术中存在的问题，亟需提供一种能够实现低延迟、同时满足多种不同数据类型的核间交互的技术显得尤为重要。
发明内容
本发明的目的在于避免现有技术中的不足之处而提供一种能够快速且准确地完成术语标注的技术。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
因此，根据本发明公开的一个方面，提供了一种应用于车载场景的CPU多核间通信方法，应用于多核CPU：多核CPU包括若干组数据处理核，各组数据处理核包括一个数据写入核和一个数据读取核；CPU多核间通信方法包括以下步骤：
S1：数据写入核在共享内存中写入待读取数据，同时，把待读取数据对应的内存地址发送至数据读取核；
S2：数据写入核完成写入后，生成并发送硬件中断信号至对应的数据读取核；
S3：数据读取核接收到硬件中断信号后，根据对应的内存地址进行数据读取。
具体的，还包括步骤S4：
S4：数据读取核完成待读取数据的读取后，对待读取数据的标志位进行标记；其中，标志位用于判断数据读取核是否完成待读取数据的读取。
更具体的，步骤S4还包括：数据写入核根据标志位判断数据读取核是否完成数据读取，若是，数据写入核在共享内存中进行下一条待读取数据的写入，若否，数据写入核不在共享内存中进行数据写入。
另一具体的，各组数据处理核分别设有对应的共享内存。
进一步的，共享内存包括若干个内存块，各个内存块分别设有对应的数据类型，且各个内存块分别设有独立的起始内存地址。
更进一步的，步骤S1还包括：数据写入核根据待读取数据对应的数据类型，把待读取数据写入到共享内存中对应的内存块中。
更进一步的步骤S4还包括：数据写入核根据标志位判断数据读取核是否完成待读取数据的数据读取，若否，数据写入核不在待读取数据对应的内存块中进行数据写入。
根据本发明公开的另一个方面，提供了多核CPU，多核CPU运行时，采用上述的一种应用于车载场景的CPU多核间通信方法。
根据本发明公开的再一方面，提供了一种计算设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机指令，处理器执行指令时实现如上一种应用于车载场景的CPU多核间通信方法的步骤。
根据本发明公开的另一方面，提供了一种计算机可读存储介质，其存储有计算机指令，该指令被处理器执行时实现如上一种应用于车载场景的CPU多核间通信方法的步骤。
本发明的有益效果：一种应用于车载场景的CPU多核间通信方法，应用于多核CPU：多核CPU包括若干组数据处理核，各组数据处理核包括一个数据写入核和一个数据读取核；同一组的数据处理核之间以硬件中断的方式实现数据交互的通知，采用共享内存的方式对各数据进行管理划分，采用标志位的方式实现各数据间的读写控制；同时，对数据类型进行分类，同一数据类型下的不同数据基于消息队列进行区分，触发不同任务的管理；可实现针对不定量大数据的环形缓存区的管理。
附图说明
通过结合附图对于本发明公开的示例性实施例进行描述，可以更好地理解本发明，在附图中：
图1所示的是根据本发明公开实施例的一种应用于车载场景的CPU多核间通信方法的第一示意性流程图；
图2所示的是根据本发明公开实施例的一种应用于车载场景的CPU多核间通信方法的第二示意性流程图；
图3所示的是根据本发明公开实施例的一种应用于车载场景的CPU多核间通信方法的原理框架示意图；
图4所示的是根据本发明公开实施例一的计算设备的硬件结构示意图。
具体实施方式
以下将描述本发明的具体实施方式，需要指出的是，在这些实施方式的具体描述过程中，为了进行简明扼要的描述，本说明书不可能对实际的实施方式的所有特征均作详尽的描述。应当可以理解的是，在任意一种实施方式的实际实施过程中，正如在任意一个工程项目或者设计项目的过程中，为了实现开发者的具体目标，为了满足系统相关的或者商业相关的限制，常常会做出各种各样的具体决策，而这也会从一种实施方式到另一种实施方式之间发生改变。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本发明公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本发明揭露的技术内容的基础上进行的一些设计，制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本发明的内容不充分。
除非另作定义，权利要求书和说明书中使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“一个”或者“一”等类似词语并不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同元件，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，也不限于是直接的还是间接的连接。
实施例一
请参阅图1，本实施例提出了一种应用于车载场景的CPU多核间通信方法，应用于多核CPU：多核CPU包括若干组数据处理核，各组数据处理核包括一个数据写入核和一个数据读取核；各组数据处理核分别设有对应的共享内存。
如，一个八核CPU包括四组数据处理核，每一组数据处理核都设有对应的共享内存，且每一组数据处理核均包括一个数据写入核和一个数据读取核。
CPU多核间通信方法包括以下步骤：
S1：数据写入核在共享内存中写入待读取数据，同时，把待读取数据对应的内存地址发送至数据读取核；
S2：数据写入核完成写入后，生成并发送硬件中断信号至对应的数据读取核；
其中，通过硬件中断能够非常及时的通知对应的数据读取核，让它迅速响应写操作，能够实现数据写入核写完待读取数据后，数据读取核立刻将待读取数据读走，实现低延迟的核间交互。
S3：数据读取核接收到硬件中断信号后，根据对应的内存地址进行数据读取；
S41：数据读取核完成待读取数据的读取后，对待读取数据的标志位进行标记；其中，标志位用于判断数据读取核是否完成待读取数据的读取，同时可实现读写互斥；
S42：数据写入核根据标志位判断数据读取核是否完成数据读取，若是，数据写入核在共享内存中进行下一条待读取数据的写入，若否，数据写入核不在共享内存中进行数据写入。
由于共享内存是数据写入核和数据读取核都可以同时访问的，为了保证数据写入核不会在数据读取核读取完待读取数据之前就进行数据写入，覆盖了未被读取的数据而导致数据丢失，那就需要引入互斥的机制，也就是需要保证，数据读取核在读取的时候，数据写入核需要等，必须等数据读取核读完数据后，数据写入核才能重新写进去，确保数据间能够更新，而不会受到影响；因此，在通过在待读取数据设置标志位，数据写入核根据设置的标志位上的标记来判断共享内存中各条数据的状态。
进一步的，核间交互的数据类型划分为多种数据类型，请参阅图2，CPU多核间通信方法包括以下步骤：
S00：根据数据类型对各个共享内存进行划分，划分为多个内存板块，并创建硬件中断与核间消息即内存板块之间的映射关系；其中，各个内存板块包括若干个内存块；各个内存块分别设有独立的起始内存地址；
如图3所示，以一组数据处理核，处理三种数据类型为例，三种数据类型分别为：不定量的大数据流、确定的数据结构和通知信号，三种数据分别设有对应的内存板块(Mem1、Mem2和Mem3)，同时，创建三个硬件中断分别与之对应；各个内存板块分别划分为若干个内存块(Block1、Block2、Block3等)；对数据类型进行分类，同一数据类型下的不同数据基于消息队列进行区分，触发不同任务的管理；
S10：数据写入核根据待读取数据对应的数据类型，把待读取数据写入到共享内存中对应的内存块中，同时，把待读取数据对应的内存地址发送至数据读取核；
S20：数据写入核完成写入后，根绝确定的映射关系生成并发送对应的硬件中断信号至对应的数据读取核；
S30：数据读取核接收到硬件中断信号后，根据对应的内存地址进行数据读取；
S410：数据读取核完成待读取数据的读取后，对待读取数据的标志位进行标记；
S420：数据写入核根据标志位判断数据读取核是否完成待读取数据的数据读取，若否，数据写入核不在待读取数据对应的内存块中进行数据写入。
其中，数据写入核可根据标志位中的标记，分别判断各个内存块中的数据是否已被数据读取核完整读取，若已被完整读取内存块为可以被覆盖(重新写入数据)的内存块。当数据写入核在某一内存块写入完待读取数据后，若需写入的数据对应的内存板块中存在数据需要写入，如存在可被覆盖的内存块，则数据写入核可在该内在块中继续写入待读取数据。能够有效实现低延迟、满足多种不同数据类型的核间交互，且同时能够确保数据不丢失，能够在车载应用场景下实现数据快速交互的需求。该方式还可以根据硬件实际的中断数量进行分类，结合中断响应的瓶颈，根据不同数据的频率对其进行分类管理，实现最高效的方案。
根据本发明公开的另一个方面，提供了多核CPU，多核CPU运行时，采用上述的一种应用于车载场景的CPU多核间通信方法。
本实施例还提供一种计算设备，如可以执行程序的智能手机、平板电脑、笔记本电脑、台式计算机、机架式服务器、刀片式服务器、塔式服务器或机柜式服务器(包括独立的服务器，或者多个服务器所组成的服务器集群)等。本实施例的计算设备20至少包括但不限于：可通过系统总线相互通信连接的存储器21、处理器22，如图3所示。需要指出的是，图4仅示出了具有组件21-22的计算设备20，但是应理解的是，并不要求实施所有示出的组件，可以替代的实施更多或者更少的组件。
本实施例中，存储器21(即可读存储介质)包括闪存、硬盘、多媒体卡、卡型存储器(例如，SD或DX存储器等)、随机访问存储器(RAM)、静态随机访问存储器(SRAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、可编程只读存储器(PROM)、磁性存储器、磁盘、光盘等。在一些实施例中，存储器21可以是计算设备20的内部存储单元，例如该计算设备20的硬盘或内存。在另一些实施例中，存储器21也可以是计算设备20的外部存储设备，例如该计算设备20上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。当然，存储器21还可以既包括计算设备20的内部存储单元也包括其外部存储设备。本实施例中，存储器21通常用于存储安装于计算设备20的操作系统和各类应用软件，例如实施例一的一种应用于车载场景的CPU多核间通信方法的程序代码等。此外，存储器21还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的各类数据。
处理器22在一些实施例中可以是中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、控制器、微控制器、微处理器、或其他数据处理芯片。该处理器22通常用于控制计算设备20的总体操作。本实施例中，处理器22用于运行存储器21中存储的程序代码或者处理数据，例如实现实施例一的一种应用于车载场景的CPU多核间通信方法。
本实施例还提供一种计算机可读存储介质，如闪存、硬盘、多媒体卡、卡型存储器(例如，SD或DX存储器等)、随机访问存储器(RAM)、静态随机访问存储器(SRAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、可编程只读存储器(PROM)、磁性存储器、磁盘、光盘、服务器、App应用商城等等，其上存储有计算机程序，程序被处理器执行时实现相应功能。本实施例的计算机可读存储介质用于存储的程序被处理器执行时实现实施例一的一种应用于车载场景的CPU多核间通信方法。
综上所述，根据示例性实施例，本发明的一种应用于车载场景的CPU多核间通信方法，以硬件中断的方式实现数据交互的通知，采用共享内存的方式对各数据进行管理划分，采用标志位的方式实现各数据间的读写控制；同时，对数据类型进行分类，同一数据类型下的不同数据基于消息队列进行区分，触发不同任务的管理；可实现针对不定量大数据的环形缓存区的管理。
对比于现有集中，采用硬件中断的实现方式比轮询的方式更及时；根据数据类型对数据进行分类管理，结合中断的使用能够让核间交互更加高效；采用共享内存的方式能够实现数据以最快的方式进行交互，而独立的标志位会让各数据块的访问实现互斥，不出现被覆盖的情况；采用环形缓存区的方式能够更省内存，最重要的是他能够有效的覆盖掉不定量大数据交互的这种形式，且能防止出现丢数据的问题。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
流程图中或在此以其它方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
本技术领域的普通技术人员可以理解，实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种应用于车载场景的CPU多核间通信方法，应用于多核CPU，其特征在于：
所述多核CPU包括若干组数据处理核，各组所述数据处理核包括一个数据写入核和一个数据读取核；
所述CPU多核间通信方法包括以下步骤：
S1：所述数据写入核在共享内存中写入待读取数据，同时，把所述待读取数据对应的内存地址发送至所述数据读取核；
S2：所述数据写入核完成写入后，生成并发送硬件中断信号至对应的所述数据读取核；
S3：所述数据读取核接收到所述硬件中断信号后，根据所述对应的内存地址进行数据读取。
2.根据权利要求1所述的一种应用于车载场景的CPU多核间通信方法，其特征在于，还包括步骤S4：
S4：所述数据读取核完成所述待读取数据的读取后，对所述待读取数据的标志位进行标记；
其中，所述标志位用于判断所述数据读取核是否完成所述待读取数据的读取。
3.根据权利要求2所述的一种应用于车载场景的CPU多核间通信方法，其特征在于，所述步骤S4还包括：
所述数据写入核根据所述标志位判断所述数据读取核是否完成数据读取，若是，所述数据写入核在共享内存中进行下一条待读取数据的写入，若否，所述数据写入核不在所述共享内存中进行数据写入。
4.根据权利要求2所述的一种应用于车载场景的CPU多核间通信方法，其特征在于：
各组所述数据处理核分别设有对应的共享内存。
5.根据权利要求4所述的一种应用于车载场景的CPU多核间通信方法，其特征在于：
所述共享内存包括若干个内存块，各个所述内存块分别设有对应的数据类型，且各个所述内存块分别设有独立的起始内存地址。
6.根据权利要求5所述的一种应用于车载场景的CPU多核间通信方法，其特征在于，所述步骤S1还包括：
所述数据写入核根据所述待读取数据对应的数据类型，把所述待读取数据写入到所述共享内存中对应的内存块中。
7.根据权利要求6所述的一种应用于车载场景的CPU多核间通信方法，其特征在于，所述步骤S4还包括：
所述数据写入核根据所述标志位判断所述数据读取核是否完成所述待读取数据的数据读取，若否，所述数据写入核不在所述待读取数据对应的内存块中进行数据写入。
8.一种多核CPU，其特征在于，所述多核CPU运行时，采用权利要求1至7任一项所述的一种应用于车载场景的CPU多核间通信方法。
9.一种计算设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机指令，其特征在于，所述处理器执行所述指令时实现权利要求1至7任意一项所述方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其存储有计算机指令，其特征在于，该指令被处理器执行时实现权利要求1至7任意一项所述方法的步骤。
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