KR20170097652A - 자동차의 오디오 처리를 스케줄링하기 위한 방법, 및 연관된 운영 체제 - Google Patents

자동차의 오디오 처리를 스케줄링하기 위한 방법, 및 연관된 운영 체제 Download PDF

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Abstract

본 발명은 마스터 클록에 의해 생성되는 샘플링 주파수 및 입력들과 출력들, 및 마스터 클록에 의해 생성되는 샘플링 주파수 및 프레임 레이트를 가지는 기본 기능들(32)을 포함하는, 자동차의 오디오 처리를 위한 스케줄링 방법(10)에 관한 것이며, 방법은 후속하는 단계들: 동기성 도메인들(Ds)에서, 마스터 클록들을 동기화시키는 기본 기능들(32)을 그룹화하는 것(40), 입력들 및 출력들이 순차적으로 생성되는 경우 기본 기능들(32)에 의해 모든 입력 및 출력 프레임들을 처리하기 위해, 그리고 또한 기본 기능들(32)을 이들의 초기 상태들로 되돌리기 위해 필요한 시간에 대응하는 최대 처리 시간(Tm)을 계산하는 것(42), 및 최대처리 시간(Tm)의 함수로서 각각의 동기성 도메인(Ds)의 기본 기능들(32)의 스케줄링(Of)을 결정하는 것(44)을 포함한다.

Description

자동차의 오디오 처리를 스케줄링하기 위한 방법, 및 연관된 운영 체제{METHOD FOR SCHEDULING AN AUDIO TREATMENT OF A MOTOR VEHICLE, AND ASSOCIATED OPERATING SYSTEM}
본 발명은 자동차의 오디오 프로세싱을 스케줄링하기 위한 방법, 및 또한 연관된 운영 체제에 관한 것이다.
발명은 매우 풍부하고 가변적인 오디오 아키텍처를 포함하는 자동차들에 대해 특히 유리한 응용예를 가진다.
자동차들은 상이한 소스들로부터 기인하는, 그리고 상이한 주변 디바이스들에 대해 의도되는 더욱 더 많아지는 오디오 스트림들을 통합한다. 예를 들어, 자동차는 CD 플레이어, MP3 플레이어, 카 오디오, 통합형 GPS 및 블루투스 입력으로부터 기인하는 오디오 스트림들을 프로세싱하고 판독하기 위한 수단을 포함할 수 있다. 이러한 오디오 스트림들은 2개의 전방 라우드스피커들, 중앙 유닛, 2개의 후방 라우드 스피커들 및/또는 운전자용 핸즈-프리 키트 상에서 재생될 수 있다.
디지털 신호 프로세서는 종래에는 상이한 오디오 스트림들을 프로세싱하도록 구현된다. 디지털 신호 프로세서(또한 문구 상으로 DSP라 지칭됨)는 가능한 빨리 신호의 디지털 프로세싱(필터링, 신호 추출 등)을 위한 애플리케이션들을 실행하는데 최적화된 마이크로프로세서이다.
개방형 시스템들의 출현, 프로세서들의 성능의 증가, 및 이러한 프로세서들의 가상화 능력들로 인해, 일부 오디오 프로세싱 동작들이 차량의 메인 프로세서들 상에서 수행된다. 예를 들어, 자동차들은 자동차의 중요 기능들을 관리하고, 디지털 신호 프로세서의 사용을 시뮬레이트할 수 있는, CAN(자동차 버스)의 관리를 위한 전용 프로세서를 일반적으로 포함한다.
오디오 프로세싱 동작들은 디지털 신호 프로세서(들)에 의해 물리적으로 이전에 수행된 오디오 프로세싱 동작들과의 유사성에 의해 기본 기능들의 형태로 메인 프로세서 상에서 수행된다. 각각의 기본 기능은 적어도 하나의 입력 또는 적어도 하나의 출력 및 마스터 클록에 의해 생성되는 샘플 레이트를 포함한다. "마스터 클록"은 하나 이상의 샘플 레이트들이 생성되도록 하는 로우-레벨 하드웨어 클록(또한 문헌상에서 하드웨어라고 지칭됨)을 나타낸다. 메인 프로세서는 또한 복수의 입력들 및 출력들에 접속되며, 각각의 입력/출력은 프레임 사이즈 및 마스터 클록에 의해 생성되는 샘플 레이트를 포함한다.
메인 프로세서에 의한 이러한 기본 기능들의 실행은 특정 스케줄링에 의한 입력들 또는 출력들의 요건들의 함수로서 수행된다. 스케줄링 이론은 최적의 작업 수행 날짜들의 계산에 초점을 두는 동작 연구의 한 분야(branch)이다. 이를 수행하기 위해, 이러한 작업들의 수행을 위해 필요한 리소스들을 동시에 할당하는 것이 매우 자주 필요하다. 스케줄링 문제는 계획된 작업들의 수행이 결정되어야 하는 계획 하위-문제로 간주될 수 있다.
종래 기술의 시스템들에서, 프로세서의 작업들의 스케줄링은 따라서 자동차의 오디오 아키텍처의 입력들 또는 출력들의 요건들의 함수로서 성취된다. 입력이 도달할 때, 그것은 메인 프로세서에 의해 그리고 디지털 신호 프로세서 상에서 프로세싱된다.
그러나, 기본 기능들의 이러한 스케줄링은 서로에 대해 보통은 지연되는 들어오는 오디오 스트림들의 효과적인 프로세싱을 가능하게 하지 않는다. 예를 들어, 블루투스가 운전자에 대한 음성 호출을 하도록 활성화되고 동시에 다른 오디오 스트림들이 프로세싱될 때, 일부 오디오 스트림들은 오디오 스트림들의 발생의 차이 및 상이한 입력들의 마스터 클록들 사이의 차이로 인해 지연들을 겪는다.
본 발명은 모든 입력/출력들이 사용되는 특히 불리한 경우의 시뮬레이션의 함수로서 주행 자동차의 오디오 프로세싱을 스케줄링하기 위한 방법을 제안함으로써 종래 기술의 단점들을 해소하는 것을 목표로 한다.
이러한 목적으로, 제1 양태에 따르면, 발명은 자동차의 오디오 프로세싱을 스케줄링하기 위한 방법에 관한 것이며, 상기 오디오 프로세싱은 마이크로프로세서에 의해 실행되는 복수의 기본 기능들을 포함하고, 각각의 기본 기능은 적어도 하나의 입력 또는 적어도 하나의 출력 및 마스터 클록에 의해 생성되는 샘플 레이트, 및 복수의 입력들과 출력들을 포함하고, 각각의 입력/출력은 프레임 사이즈 및 마스터 클록에 의해 생성되는 샘플 레이트를 포함하고, 방법은 후속하는 단계들: 동기성 도메인들로, 그것의 마스터 클록들이 동기성인 기본 기능들을 그룹화시키는 것, 한편으로 입력들/츨력들이 순차적으로 생성될 때 기본 기능들에 의해 입력들의 모든 프레임들을 프로세싱하고, 다른 한편으로 기본 기능들이 이들의 초기 상태들로 되돌아가기 위해 요구되는 시간에 대응하는 최대 프로세싱 시간을 계산하는 것, 및 최대 프로세싱 시간의 함수로서 각각의 동기성 도메인의 기본 기능들의 스케줄링을 결정하는 것을 포함한다.
발명은 지연들을 효과적으로 감소시키고, 따라서, 시스템의 응답성을 개선하고, 프랑스를 포함한 특정 국가들에 의해 부과되는 응답성 표준들에 순응할 수 있게 한다. 발명은 또한 오디오 시스템들의 개발 시간 및 설치 시간을 감소시킨다.
일 실시예에 따르면, 방법은 비동기식 샘플-레이트 컨버터들에 의해 동기성 도메인들을 상호접속시키는 단계를 또한 포함한다.
일 실시예에 따르면, 입력들/출력들의 스케줄링만이 저장된다. 기본 기능들의 스케줄링은 입력/출력들의 스케줄링 및 기본 기능들 각각에 할당되는 상대적 우선순위들로 인해 고유하고 재생성 가능한 방식으로 획득된다. 따라서, 발명은 입력/출력들의 발생에 의해 생성되는 설명적 그래프에 비해 서비스에 의해 제어되는 설명적 그래프를 제공한다.
일 실시예에 따르면, 설명적 그래프는 재구성가능한 파일에 저장된다. 차량의 오디오 아키텍처는 구조적 수정 및 업데이트의 견지에서 더욱 유연하다.
제2 양태에 따르면, 발명은 동기성 도메인들 내에, 그것의 마스터 클록들이 동기성인 기본 기능들을 그룹화시키고, 한편으로 입력들/출력들이 순차적으로 생성될 때 기본 기능들에 의해 입력들의 프레임들을 프로세싱하고, 다른 한편으로 기본 기능들이 초기 상태로 되돌아가기 위해 필요한 시간에 대응하는 최대 프로세싱 시간을 계산하고, 그리고 최대 프로세싱 시간의 함수로서 각각의 동기성 도메인의 기본 기능들의 스케줄링을 결정하기 위한 수단을 포함하는 프레임워크를 포함하는 운영 체제에 관한 것이다.
일 실시예에 따르면, 시스템은 기본 기능들의 스케줄링의 설명적 그래프를 포함하는 파일, 입력들 및 출력들의 함수로서 상기 설명적 그래프를 해석할 수 있는 서비스, 및 상기 서비스에 의해 제어되고 오디오 프로세싱 동작들을 수행할 수 있는 구조적 컴포넌트들을 포함한다.
일 실시예에 따르면, 시스템은 시스템의 시작 동안 서비스의 예견되는 시작을 위한 수단을 포함한다. 이러한 실시예는 시작 프로세스 동안 오디오 시스템의 응답성을 개선한다.
발명은 순수하게 설명의 목적으로 하기에 주어지는, 도면들에 관한, 발명의 실시예의 기재로부터 더 양호하게 이해될 것이다.
도 1은 발명의 실시예에 따른 스케줄링 방법을 실행하는 운영 체제의 구조적 표현을 도시한다.
도 2는 도 1에 도시된 프레임워크의 구조적 표현을 도시한다.
도 3은 발명의 일 실시예에 따른 스케줄링 방법의 개략적 표현을 도시한다.
도 1 내지 3은 기본 기능들(32)의 형태로 운영 체제(12) 내에 통합되는 복수의 오디오 기능성들을 포함하는 자동차의 오디오 프로세싱을 스케줄링하기 위한 방법(10)을 도시한다. 발명은 리눅스 또는 안드로이드와 같은 모든 향상된 운영 체제들 상에 설치될 수 있다. 예를 들어, 운영 체제(12)는 ARM(등록된 상표) 또는 Cortex(등록된 상표) 프로세서 상에서 실행할 수 있다. 운영 체제(12)는 애플리케이션 레벨(14), 다음으로 멀티미디어 애플리케이션 서브-레벨(15) 및 마지막으로 발명에 따른 오디오 프로세싱을 통합하는 오디오 프로세싱 서브-레벨(16)을 포함한다.
이러한 오디오 프로세싱 레벨(16)은 구조적 컴포넌트들(29)의 세트를 그룹화시키는 프레임워크(19)를 포함한다. 컴퓨터 프로그래밍에서, 프레임워크는 소프트웨어 패키지(아키텍처)의 모두 또는 일부의 기반들 및 개요들을 생성하는 역할을 하는 구조적 소프트웨어 컴포넌트들의 코히어런트 세트이다. 이러한 프레임워크(19)는 구조적 컴포넌트들(29)에 제어 신호들(26)을 전송하는 서비스(20)(일반적으로 문헌상에서 "데몬(daemon)"이라 지칭됨)에 의해 도 2에 표현된다. 서비스(20)는 제어 서비스(25)를 통해 운영 체제(12)에 의해 제어되고, 그 행동은 설명적 그래프(22)에 의해 기술된다.
구조적 컴포넌트들(29)은 애플리케이션(23)의 데이터를, 이들을 재생하기 위해 이러한 데이터가 오디오 주변 디바이스(24)에 전송될 때까지 프로세싱한다. 구조적 컴포넌트들(29)은 2개의 입력/출력 모듈들(30, 35)을 포함한다. 입력 신호들은 블루투스 주변 디바이스로부터, 홈 자동화 플레이어 모듈로부터, 멀티미디어 음악 플레이어로부터, 마이크로폰으로부터, CD 플레이어 또는 DVD 플레이어로부터, 등등에서 기인할 수 있다. 출력 신호들은 블루투스-접속된 주변 디바이스에, 하나 이상의 라우드스피커들에 또는 고화질 멀티미디어 인터페이스에 접속된 주변 디바이스에, 등등에 전송될 수 있다. 그것의 입력들 및 그것의 출력들은 상이할 수 있는 프레임 사이즈들 및 샘플 레이트들을 가진다. 또한, 각각의 입력/출력의 샘플 레이트들은 복수의 입력들/출력들 사이에서 달라질 수 있는 마스터 클록에 의해 생성된다. "마스터 클록"은 로우-레벨 하드웨어 클록(또는 문헌상에서 하드웨어)을 나타낸다.
구조적 컴포넌트들(29)은 소프트웨어 및/또는 하드웨어 주파수 컨버터(31)를 또한 포함한다. 오디오 프로세싱 동작들은 차량 내의 기본 기능들(32) 및/또는 사운드 공간화 기능들(33) 및/또는 고급 오디오 효과들을 포함하는 기능들(34)에 의해 수행된다. 기능들(32-33)은 일반적으로 오디오 프로세싱 체인의 고급 스테이지에서 작동되는 반면, 기본 기능들(32)은 오디오 프로세싱 체인의 시작에서 작동된다. 기본 기능들(32)은 증폭기들, 필터들, 멀티플렉서들, 디멀티플렉서들, 디페이저들, 등화기들, 리미터들 등과 같은 매우 다양한 프로세싱 동작들을 그룹화한다. 따라서 그것의 기능들은, 일부가 하나의 입력 신호를 요구하고 하나의 출력 신호를 공급하는 반면 다른 것들이 다시 2개의 입력 신호를 요구하고 하나의 출력 신호들을 공급하기 때문에 구조상으로 매우 이질적이다. 또한, 그것의 기능들은 상이한 입력 및 출력 프레임 사이즈들 및 상이한 샘플 레이트들을 사용한다. 각각의 구조적 컴포넌트(29)의 샘플 레이트들은 또한 마스터 클록에 의해 생성되며 이는 복수의 구조적 컴포넌트들(29) 사이에서 달라질 수 있다.
도 3에 도시된 발명의 스케줄링 방법(10)은 구현되는 구조적 컴포넌트들(29)의 특성들의 함수로서 설명적 그래프(22)를 정의한다. 스케줄링 이론은 최적의 작업 수행 날짜들의 계산에 초점을 두는 동작 연구의 한 분야이다. 이를 수행하기 위해, 이러한 작업들의 수행에 필요한 리소스들을 동시에 할당하는 것이 매우 자주 필요하다. 스케줄링 문제는 계획된 작업들의 수행이 결정되어야 하는 계획 하위-문제로서 간주될 수 있다.
스케줄링 방법(10)은, 그것의 마스터 클록들이 동기성인, 기본 기능들(32)을 도메인들(Ds)로 그룹화시키는 제1 단계(40)를 포함한다. 2개 또는 3개의 동기성 도메인들이 일반적으로 존재하지만, 이는 설치된 기본 기능들(32)의 함수로서 달라질 수 있다. 제2 단계는 최대 프로세싱 시간(Tm)을 계산하는 것(42)에 있다. 이 단계를 위해, 입력들/출력들(30, 35)의 활동은, 입력들/출력들이 순차적으로 생성되는 이상적인 경우에 대해 시뮬레이트된다. 입력들/출력들의 프로세싱 시간은 각각의 입력/출력의 프레임 사이즈 및 샘플 레이트의 함수로서 결정된다. 입력들/출력들의 이러한 프로세싱은 기본 기능들(32)이 이들의 초기 상태로 되돌아가도록 최대 프로세싱 시간(Tm)까지 수행된다.
후속하는 단계는 최대 프로세싱 시간(Tm)의 함수로서 각각의 동기성 도메인(Ds)의 기본 기능들(32)의 스케줄링(Of)을 결정하는 것(44)에 있다. 동기성 도메인의 기본 기능들의 스케줄링은 고유하게 그리고 항상 재생가능하도록 이루어진다. 그것은 후속하는 엘리먼트들의 공존을 통해 이루어진다: 시간(Tm) 내의 입력들/출력들의 시퀀싱; 각각의 기본 기능(32)에 대해 주어지는 상대적 우선순위들; 기본 기능들(32)의 입력 데이터의 가용성; 및 기본 기능들(32)의 출력 데이터를 제거하기 위한 설비. 입력의 가용성의 상태 및 출력 데이터를 제거하기 위한 설비의 상태는, 모든 기본 기능들이 동일한 초기 상태를 가지는 방식으로, 순환적이다. 이 사이클은 시간(Tm)의 배수이다.
후속하는 단계는 비동기식 샘플-레이트 컨버터들(문구 상으로 ASRC)을 통해 동기성 도메인들(Ds)을 상호접속시키는 것(46)에 있다. 최종 단계는 스케줄링이 서비스(20)의 작용들을 제어할 수 있도록 기본 기능들(32) 사이의 상대적인 우선순위들 및 입력들/출력들의 스케줄링(Of)을 저장하는 것(48)에 있다. 설명적 그래프(22)는 바람직하게는 재구성가능한 파일에 저장된다. 예를 들어, 설명적 그래프(22)는 XML(확장성 마크업 언어)(Extensible Markup Language) 파일로 코딩될 수 있다. 설명적 그래프(22)의 재정의는, 사용자가 스케줄링 방법(10)의 이전 실행 동안 알려지지 않았던 새로운 애플리케이션을 다운로드하는 경우 또는 사용자가 자동차의 오디오 아키텍처에 대한 구조적 수정들을 하는 경우, 작동될 수 있다.
따라서, 발명은 입력들/출력들의 발생에 의해 생성되는 설명적 그래프에 비해 서비스(20)에 의해 제어되는 설명적 그래프(22)를 제공한다. 발명은 지연들을 효과적으로 감소시키고 제어하며, 따라서, 시스템의 응답성을 개선하고, 프랑스를 포함한 특정 국가들에 의해 부과되는 응답성 표준들에 순응할 수 있게 한다. 그래프의 일부 세그먼트들은 다른 세그먼트들에 비해 이들의 우선순위로 인해 최소 지연들의 이점을 가질 수 있다. 발명은 또한 오디오 시스템들의 개발 시간 및 설치 시간을 감소시킨다. 차량의 오디오 아키텍처는 이후 구조적 수정 및 업데이트의 견지에서 더욱 유연하다. 스케줄링이 순환적이기 때문에(n*Tm), 시스템은 사이클의 끝에서 모든 입력들/출력들에 대해 그리고 모든 기본 기능들(32)에 대해 초기 상태와 동일한 상태로 돌아간다. 따라서, 사이클의 스케줄링 내에서 스케줄링이 막힘을 야기하지 않음을 보장함으로써, 막힘이 전혀 발생하지 않음을 보장하고 실시간 시스템을 획득하는 것이 가능하다. 또한, 운영 체제(12)는 운영 체제(12)의 시작 동안 서비스(20)의 예견된 시작을 위한 수단을 포함할 수 있고, 유사하게 오디오 시스템의 응답성을 개선한다.

Claims (7)

  1. 자동차의 오디오 프로세싱을 스케줄링하기 위한 방법(10)으로서,
    상기 오디오 프로세싱은:
    마이크로프로세서에 의해 구현되는 복수의 기본 기능들(32) ― 각각의 기본 기능(32)은 적어도 하나의 입력 또는 적어도 하나의 출력 및 마스터 클록에 의해 생성되는 샘플 레이트를 포함함 ― , 및
    복수의 입력들 및 출력들 ― 각각의 입력/출력은 프레임 사이즈 및 마스터 클록에 의해 생성되는 샘플 레이트를 포함함 ― 을 포함하고, 상기 방법은:
    동기성 도메인들(Ds) 내로, 상기 기본 기능들(32)을 그룹화하는 단계(40) ― 그것의 마스터 클록들은 동기성임 ― ,
    한편으로, 입력들/출력들이 순차적으로 생성될 때 상기 기본 기능들(32)에 의해 상기 입력들의 모든 프레임들을 프로세싱하고, 다른 한편으로, 상기 기본 기능들(32)이 이들의 초기 상태들로 돌아가기 위해 요구되는 시간에 대응하는 최대 프로세싱 시간(Tm)을 계산하는 단계(42), 및
    상기 최대 프로세싱 시간(Tm)의 함수로서 각각의 동기성 도메인(Ds)의 기본 기능들(32)의 스케줄링(Of)을 결정하는 단계(44)
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 스케줄링 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    비동기식 샘플-레이트 컨버터(ASRC)들을 통해 상기 동기성 도메인(Ds)들을 상호접속시키는(46) 것으로 구성되는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 스케줄링 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 입력들/출력들의 스케줄링(Of)만 저장되는 것을 특징으로 하는 스케줄링 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    설명적 그래프(22)가 재구성가능한 파일에 저장되는 것을 특징으로 하는 스케줄링 방법.
  5. 운영 체제로서,
    동기성 도메인들(Ds) 내로, 그것의 마스터 클록들이 동기성인 기본 기능들(32)을 그룹화하고(40),
    한편으로, 입력들/출력들이 순차적으로 생성될 때 상기 기본 기능들(32)에 의해 입력들의 프레임들을 프로세싱하고, 다른 한편으로, 상기 기본 기능들(32)이 초기 상태로 돌아가기 위해 요구되는 시간에 대응하는 최대 프로세싱 시간(Tm)을 계산하고(42), 그리고
    상기 최대 프로세싱 시간(Tm)의 함수로서 각각의 동기성 도메인(Ds)의 기본 기능들(32)의 스케줄링(Of)을 결정(44)
    하기 위한 수단을 포함하는 프레임워크(19)를 포함하는 운영 체제.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 기본 기능들(32)의 스케줄링(Of)의 설명적 그래프(22)를 포함하는 파일,
    상기 입력들 및 상기 출력들의 함수로서 상기 설명적 그래프(22)를 해석할 수 있는 서비스(20), 및
    상기 서비스(20)에 의해 제어되며 오디오 프로세싱 동작들을 수행할 수 있는 구조적 컴포넌트들(29)
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 운영 체제.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 체제의 시작 동안 상기 서비스(20)의 예견된 시작을 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 운영 체제.
KR1020177016342A 2014-12-16 2015-12-11 자동차의 오디오 처리를 스케줄링하기 위한 방법, 및 연관된 운영 체제 KR20170097652A (ko)

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