專利名稱：一種基于運行實體映射策略的ecu內(nèi)部通信優(yōu)化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及汽車電子軟件通信和嵌入式運行時環(huán)境領(lǐng)域，尤其是指一種基于運行實體映
射策略的ECU內(nèi)部通信優(yōu)化方法。
背景技術(shù)：
隨著汽車電子產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，目前汽車電子嵌入式系統(tǒng)的規(guī)模越來越大、復雜程度越 來越高、開發(fā)維護成本也越來越高。為了應對這樣的問題，通過降低軟件組件之間的耦合度、 提高軟件組件的復用度來促進產(chǎn)業(yè)內(nèi)的分工合作、提高系統(tǒng)可靠性成為產(chǎn)業(yè)界的共同努力方向。
以往汽車電子嵌入式系統(tǒng)的特點是操作系統(tǒng)和通信系統(tǒng)對硬件進行封裝，并向應用程 序提供預定義的API;應用程序基于操作系統(tǒng)和通信系統(tǒng)運行，依賴于所在ECU硬件環(huán)境。
應用最為廣泛的是歐洲提出的OSEK/VDX標準，包含的OSEK OS和OSEK COM標準。
通過對于運行時環(huán)境的設(shè)計與實現(xiàn)，可以探索汽車電子應用軟件開發(fā)的新方法。在基于 運行吋環(huán)境的系統(tǒng)中開發(fā)應用軟件吋，可以將系統(tǒng)設(shè)計和組件實現(xiàn)的步驟予以分離。組件的 設(shè)計者只需要定義好本組件與其他組件的通信接n，然后對這些接口予以實現(xiàn)；系統(tǒng)的設(shè)計 者則在系統(tǒng)層面規(guī)劃本系統(tǒng)需要實現(xiàn)的功能，并選定該功能所使用的組件，將其引入系統(tǒng)并 制定其所在的ECU。
軟件組件僅與所在ECU上的運行時環(huán)境進行交互。運行時環(huán)境根據(jù)這些軟件組件的描述 生成運行期支持代碼。軟件組件描述的信息包括組件內(nèi)運行實體的通信行為等。運行實體是 軟件組件內(nèi)的可執(zhí)行代碼片段，是軟件組件在操作系統(tǒng)中的調(diào)度單元。運行時環(huán)境在ECU配 置階段將本地ECU全部軟件組件的運行實體迸行組合并映射封裝到操作系統(tǒng)的任務(wù)中，并在 適當時刻為運行實體提供事件或調(diào)度。ECU的內(nèi)部通信即本地軟件組件的通信實質(zhì)上轉(zhuǎn)化為 本地運行實體的調(diào)度和通信。目前ECU內(nèi)部通信中的任務(wù)切換頻繁，延長通信時延，并影響 通信數(shù)據(jù)一致性，影響ECU內(nèi)部通信的性能。
技術(shù)方案
為了解決以上問題，本發(fā)明提出了一種基于運行實體映射策略的ECU內(nèi)部通信優(yōu)化方 法，能夠減少ECU內(nèi)部通信中的任務(wù)切換次數(shù)，避免通信時延及保障通信數(shù)據(jù)一致性。一種基于運行實體映射策略的ECU內(nèi)部通信優(yōu)化方法，在運行時環(huán)境的配置階段，采用 映射策略將運行實體優(yōu)化地進行組合并一一映射到操作系統(tǒng)任務(wù)中從而優(yōu)化ECU內(nèi)部通信， 所述映射策略包括將若干個發(fā)送數(shù)據(jù)或接收數(shù)據(jù)的運行實體按照相應的映射策略映射到相 同的任務(wù)中；把有不同等待點的運行實體映射到不同的任務(wù)中。
進一步的，所述映射策略為如果運行實體只有一個數(shù)據(jù)發(fā)送點，但無等待點，而其相應的數(shù)據(jù)接收運行實體只 有一個數(shù)據(jù)接收點，至多有一個等待點，則將它們映射到同一個標準任務(wù)中；如果有多個只有一個數(shù)據(jù)接收點的運行實體發(fā)送相同的數(shù)據(jù)元素，則將它們映射到 同一個任務(wù)中；如果多個運行實體使用隱式數(shù)據(jù)讀取來接收相同的一個數(shù)據(jù)元素，則將它們映射到 相同的一個標準任務(wù)中；如果有多個被循環(huán)事件激活的運行實體，每個運行實體只有一個數(shù)據(jù)發(fā)送點并且無 等待點，或者采用隱式數(shù)據(jù)寫入，發(fā)送數(shù)據(jù)到相同的一個接收者，則把這些發(fā)送者 都映射到相同的標準任務(wù)中； [5]如果服務(wù)運行實體的可并行調(diào)用屬性被設(shè)置，而且它沒有等待點，則將客戶運行實
體和服務(wù)運行實體映射到相同的任務(wù)中； [6]如果兩個運行實體有不同的等待點，則不同將其映射到同個任務(wù)中。 更進歩的，運行實體到操作系統(tǒng)任務(wù)的映射是一個迭代的計算過程。 更進一歩，在迭代的計算過程中，在每次計算得到的所有映射方案中，根據(jù)映射效果評 估函數(shù)/,的評估值大小，得到若千較優(yōu)的初步映射方案，用以產(chǎn)生下一代映射方案，不斷迭
代最終收斂為最優(yōu)方案，映射效果評估函數(shù)/;為
X二
通過把有不同等待點的運行實體映射到不同的任務(wù)中，從而避免一個任務(wù)中由于存在不同等待點造成通信延遲的情況，提高通信效率。 [3]通過合理的映射策略減少ECU內(nèi)部通信中由于通信運行實體存在于不同任務(wù)中而需 要使用的全局資源(如全局變量和臨界區(qū))，能夠在一定程序上保障通信數(shù)據(jù)的一致性。通過提出映射效果評估函數(shù)，可以對當前映射方案進行評估，選擇若干較優(yōu)方案， 以產(chǎn)生下一代更優(yōu)方案。


圖1是映射策略[l]的示意圖 圖2是映射策略[2]的示意圖 圖3是映射策略[3]的示意圖 圖4是映射策略[4]的示意圖 圖5是映射策略[5]的示意圖 圖6是木發(fā)明的
具體實施例方式
具體實施例方式
一種基于運行實休映射策略的ECU內(nèi)部通信優(yōu)化方法，針對ECU內(nèi)部通信，本發(fā)明提出 -種ECU內(nèi)部通信優(yōu)化方法，從本質(zhì)上說是在運行時環(huán)境的配置階段，合理設(shè)置嵌入式運行 時環(huán)境對汽車電子應用軟件組件運行實體的調(diào)度方案，從而優(yōu)化ECU內(nèi)部通信。這種方法考 慮到了ECU中所有運行實體的通信行為，釆用高效的策略將運行實體優(yōu)化地進行組合，并一 映射到操作系統(tǒng)任務(wù)中。通過將若干個發(fā)送數(shù)據(jù)或接收數(shù)據(jù)的運行實體按照相應的映射策 略映射到相同的任務(wù)中，可以減少ECU內(nèi)部通信過程中的任務(wù)切換次數(shù)，提高操作系統(tǒng)調(diào)度 性能。把有不同等待點的運行實體映射到不同的任務(wù)中，從而避免一個任務(wù)中由于存在不同 等待點造成通信延遲的情況，提高通信效率。合理的映射策略減少ECU內(nèi)部通信中由于通信 運行實體存在于不同任務(wù)中而需要使用的全局資源(如全局變量和臨界區(qū))，能夠在一定程序 上保障通信數(shù)據(jù)的-致性。
附圖l是映射策略[l]的示意圖，即運行實體只有一個數(shù)據(jù)發(fā)送點，但無等待點，而其相 應的數(shù)據(jù)接收運行實體只有一個數(shù)據(jù)接收點，至多有一個等待點，將它們映射到同一個標準 任務(wù)中。
附圖2是映射策略[2]的示意圖，即有多個只有一個數(shù)據(jù)接收點的運行實體發(fā)送相同的數(shù)據(jù)元素，將它們映射到同一個任務(wù)中。
附圖3是映射策略[3]的示意圖，即多個運行實體使用隱式數(shù)據(jù)讀取來接收相同的一個數(shù) 據(jù)元素，將它們映射到相同的一個標準任務(wù)中。
附圖4是映射策略[4]的示意圖，即多個被循環(huán)事件激活的運行實體，每個運行實體只有 一個數(shù)據(jù)發(fā)送點并且無等待點，或者采用隱式數(shù)據(jù)寫入，發(fā)送數(shù)據(jù)到相同的一個接收者，把 這些發(fā)送者都映射到相同的標準任務(wù)中。
附圖5是映射策略[5]的示意圖，即服務(wù)運行實體的可并行調(diào)用屬性被設(shè)置，而且它沒有 等待點，將客戶運行實體和服務(wù)運行實體映射到相同的任務(wù)中。
基于運行實體映射策略的ECU內(nèi)部通信優(yōu)化方法需要汽車電子運行時環(huán)境的支持才能 有效實施。
實施的過程如附圖6所示，運行時環(huán)境配置工具獲取汽車電子系統(tǒng)的配置描述信息，軟 件組件接口及組件的通信關(guān)系等信息，配置各ECU的運行時環(huán)境的組件通信模型，分配系統(tǒng) 資源。然后，根據(jù)軟件組件的描述中運行實體的通信行為，按照本發(fā)明的6條映射策略一一 將本地ECU的運行實體組合分配到操作系統(tǒng)每個任務(wù)中，得到若干個初步映射方案，用評估 函數(shù)計算出各方案的評估值，并不斷迭代生成下一代方案，最終收斂產(chǎn)生最優(yōu)方案。最優(yōu)映 射方案的描述文件作為運行時環(huán)境配置工作的輸出，由運行時環(huán)境代碼生成器生成實現(xiàn)源代 碼，并與軟件組件，操作系統(tǒng)及基礎(chǔ)軟件的目標代碼自動生成ECU可執(zhí)行代碼。
權(quán)利要求
1、一種基于運行實體映射策略的ECU內(nèi)部通信優(yōu)化方法，其特征為在運行時環(huán)境的配置階段，采用映射策略將運行實體優(yōu)化地進行組合并一一映射到操作系統(tǒng)任務(wù)中，從而優(yōu)化ECU內(nèi)部通信，所述映射策略包括將若干個發(fā)送數(shù)據(jù)或接收數(shù)據(jù)的運行實體按照相應的映射策略映射到相同的任務(wù)中；把有不同等待點的運行實體映射到不同的任務(wù)中。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于運行實體映射策略的ECU內(nèi)部通信優(yōu)化方法。其特征為 所述映射策略為[1]如果運行實體只有一個數(shù)據(jù)發(fā)送點，但無等待點，而其相應的數(shù)據(jù)接收運行實體只有一個數(shù)據(jù)接收點，至多有一個等待點，則將它們映射到同一個標準任務(wù)中； [2]如果有多個只有一個數(shù)據(jù)接收點的運行實體發(fā)送相同的數(shù)據(jù)元素，則將它們映射到 同一個任務(wù)中；[3]如果多個運行實體使用隱式數(shù)據(jù)讀取來接收相同的一個數(shù)據(jù)元素，則將它們映射到相同的一個標準任務(wù)中； [4]如果有多個被循環(huán)事件激活的運行實體，每個運行實體只有一個數(shù)據(jù)發(fā)送點并且無等待點，或者采用隱式數(shù)據(jù)寫入，發(fā)送數(shù)據(jù)到相同的一個接收者，則把這些發(fā)送者都映射到相同的標準任務(wù)中； L5J如果服務(wù)運行實體的可并行調(diào)用屬性被設(shè)置，而且它沒有等待點，則將客戶運行實體和服務(wù)運行實體映射到相同的任務(wù)中； [6]如果兩個運行實體有不同的等待點，則不同將其映射到同一個任務(wù)中。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于運行實體映射策略的ECU內(nèi)部通信優(yōu)化方法，其特征為運行實體到操作系統(tǒng)任務(wù)的映射是一個迭代的計算過程。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于運行實體映射策略的ECU內(nèi)部通信優(yōu)化方法，其特征為在迭代的計算過程中，在每次計算得到的所有映射方案中，根據(jù)映射效果評估函數(shù),的評估 值大小，得到若T較優(yōu)的初步映射方案，用以產(chǎn)生下一代映射方案，不斷迭代最終收斂為最 優(yōu)方案，映射效果評估函數(shù)/ 為<formula>formula see original document page 2</formula>其中，函數(shù)C(n)計算在每個任務(wù)中有多少個運行實體滿足第1至5條映射策略，并給予 0.01的權(quán)重，函數(shù)F(6)檢查第6條映射策略，即計算每個任務(wù)是否存在不同的等待點，給予 0.05的權(quán)重。
全文摘要
本發(fā)明涉及汽車電子軟件通信和嵌入式運行時環(huán)境領(lǐng)域，尤其是指一種基于運行實體映射策略的ECU內(nèi)部通信優(yōu)化方法，在運行時環(huán)境的配置階段，采用映射策略將運行實體優(yōu)化地進行組合并一一映射到操作系統(tǒng)任務(wù)中從而優(yōu)化ECU內(nèi)部通信，所述映射策略包括將若干個發(fā)送數(shù)據(jù)或接收數(shù)據(jù)的運行實體按照相應的映射策略映射到相同的任務(wù)中；把有不同等待點的運行實體映射到不同的任務(wù)中。本發(fā)明減少ECU內(nèi)部通信過程中的任務(wù)切換次數(shù)，提高操作系統(tǒng)調(diào)度性能，避免一個任務(wù)中由于存在不同等待點造成通信延遲的情況，提高通信效率。
文檔編號G05B19/418GK101546190SQ20091009783
公開日2009年9月30日 申請日期2009年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月20日
發(fā)明者吳朝暉, 翼 張, 威 彭, 紅 李, 趙民德, 龍榮深 申請人:浙江大學