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车载信息文娱体系软件设计关键

先进的车载信息娱乐系统已经迈入了一个新的科技时代。它从原先控制收音机或空调的简单系统发展到现在可以包含免提电话、卫星导航、互联网服务和支持多种媒体的前后座影音播放的复杂大系统。无论是高端产品,还是中低

面临日趋激烈的市场竞争和越来越挑剔的用户,轿车制造商和轿车配件供货商一直在尽力立异——具有更新科技含量和更好用户体会的产品不断被运用到轿车中。先进的车载信息文娱体系现已迈入了一个新的科技时代。它从原先操控收音机或空调的简略体系开展到现在能够包含免提电话、卫星导航、互联网服务和支撑多种媒体的前后座影音播映的杂乱大体系。无论是高端产品,仍是中低端产品,这种体系的软硬件规划都要满意严厉的安全性规范,一起又要具有很好的易用性和灵活性。本文将从安全性、实时性、环保性和新颖性等几个方面临该体系的软件规划提出一些考虑,期望能够有助于从事此类体系开发的工程师。

安全性

这儿所说的安全性是指(1)体系能够长期供给有用服务而不产生毛病;(2)一旦有毛病产生,体系能够自行处理;(3)体系能够主动保存毛病诊断文件。

处理安全性相关的问题原则是阻隔和冗余。阻隔便是模块化。冗余便是添加备份。对硬件规划来说,模块化和添加冗余设备都是很直接的。实践的应战来自于软件的安全规划,并且大多数的体系毛病是因为软件的过错。规划杰出的软件模块应当确保某个模块中产生的毛病不会导致其它模块也产生毛病,更不会导致整个体系毛病;而实践体系规划还应该确保产生毛病的模块很快从头启动或及时由备份模块代替,一起整个体系的其它部分正常作业。

举例来说,体系中某个使命产生毛病——想要改写归于另一个使命的内存区,体系的监控程序会监控到这是一个不合法事情,偏重启产生毛病的使命,一起保存毛病诊断文件以供开发人员往后处理问题——监控程序能够十分详细地记载毛病产生时的体系情况,然后能够协助开发人员快速定位问题。

明显,关于车载信息文娱体系这样的大体系,传统的单内核操作体系因为没有充沛阻隔内核使命和运用程序的内存空间,很难完结以上例举的操作。在工业界十分盛行的QNX微内核实时操作统,经过多年的实践和立异,充沛完结了各个体系服务的阻隔,成为规划高安全性软件的杰出基础。

实时性

简略地说,实时性便是体系使命在有用的时刻内得到有用的成果。

车载信息文娱体系是一个多使命的杂乱体系,其间包含有许多和轿车网络进行交互的子体系,如CAN和MOST,也包含其它的通讯协议,如 RS232、Ethernet以及蓝牙等。从体系软件规划的开端就要考虑体系的实时特性是十分重要的。一方面,引进实时性规划能够为用户带来更好的运用体会,如安稳和流通的多媒体播映,准确和有用的导航提示等;另一方面,体系的实时性规划能够确保某些要害使命的顺畅履行,比方蓝牙电话和倒车画面播映等。反过来讲,假如这个体系不能够很好的处理各个使命的优先级和实时性,那么在体系实践运转的过程中,难免会呈现一个或多个使命无法及时完结,然后导致体系毛病和用户投诉。

更为要害的是,整个体系是如此杂乱,一般从关机状况(电源完全封闭)到体系启动进入正常运转状况要花费数百毫秒。而轿车启动时,CAN器材一般会在 65毫秒内发送开机的信号。连接在CAN总线上的信息文娱体系有必要要在55毫秒或更少的时刻内准备好接纳开机信号,并在100毫秒内呼应开机信号。假如信息文娱体系不能及时呼应CAN开机信号,它将很可能被认为是有毛病的CAN器材而被扫除在CAN网络之外。

从实时性的规划动身,体系有必要在完结初始化之前就要开端相应CAN网络的信息。传统的办法是运用额定的辅佐器材来进行此类使命——添加了硬件本钱。现在,选用QNX的“mini-driver”技能能够完全省去这些辅佐器材。mini-driver的规划使某些器材驱动,比方CAN驱动,在体系启动期间就能够运用——顺畅处理来自CAN网络的事情呼应;当体系启动完结之后,更齐备的驱动会接收mini-driver的一切使命——软件本钱很低。

环保性

环保性是指体系能够有用地进行电源办理

轿车内的电源办理是一项十分具有应战性的使命。轿车电源是电量受限制的电池。在轿车熄火之后,一方面,车内体系,尤其是信息文娱体系不能有过大的耗电量,有必要确保正常电池在几天、乃至几周后依然能够顺畅焚烧;另一方面,信息文娱体系也要能够在超低能耗的状况之下对特定事情作出有用和及时的呼应。假如没有一个多层次的待机状况,体系每次都要完全重启,那么不光每次都有较长的开机时刻,并且很难满意对许多实时性事情的正确呼应,如在上节所述的CAN 开机信号。

处理的计划便是依据详细的需求定制多层次的待机状况,使得信息文娱体系能够跟着时刻的推移和电池电量的下降逐渐进入各个低能耗待机状况,直至完全关机。在每个不同的待机状况体系都能够对特定的事情做出呼应而在满意短的时刻内进入作业状况。但是,传统的电源办理规范APM(Advanced Power Management)和ACPI(Advanced Configuration and Power InteRFace)都很难运用到车载信息文娱体系的电源办理程序中。APM和ACPI主要是用在个人电脑的电源办理上。APM是运转在BIOS(很少会用在车载信息文娱体系上的器材)上的程序,电脑的运用程序或操作体系根本不会知道APM所作出的电源办理决议,所以这个计划无法供给咱们所需求的可定制型多层次电源办理状况。ACPI选用了由操作体系决议电源办理状况的办法,它能够做出更为杂乱和有用的电源办理。但是在车载信息文娱体系中,操作体系往往并不知道各个运用程序的详细电源状况,比方,车是否熄火、蓝牙设备是否作业等,而这些正是车载体系电源办理的要点,所以ACPI也不能满意车载体系电源办理的要求。

依据QNX操作体系,电源办理能够作为一个运用程序来开发。这样,体系规划人员就能够依据不同的体系需求规划具有针对性地电源办理计划。经过运用程序之间以及运用程序和操作体系的通讯,各个体系模块的电源状况能够得到准确的操控,然后能够有用地运用动力,促进环保。

新颖性

新颖性是说产品要有特性,要和其它同类产品差异开来。

关于车载信息文娱体系来说,新颖性意味着能够依据客户要求快速定制的人机界面和具有质感、内容丰富的图形显现,无论是媒体播映器、网页浏览器、仍是卫星导航体系。一切这一切都和图形用户界面的开发有关。如安在规划阶段很好地把人机界面模块化是规划人员开端规划使就要考虑的要害问题,不然往后面临客户的新需求就会很苦楚——是从头规划软件,仍是回绝客户的需求?不单如此,假如不能够很好地把人机界面模块化,有时底层的协议产生变化,从头规划人机界面便是一个不可避免的难题。

所以,人机界面的模块化其实不仅仅是外壳的剥离,它其实包含了数据表达的挑选和设备操作的界说。因为人机界面部分一般是车载信息文娱体系投入较大的代码部分,所以高质量的模块化人机界面程序和相关驱动程序能够明显的下降体系扩展的本钱。一方面,模块化提高了代码的可重用性,另一方面,它们也减少了测验方面的投入。期望规划开发人员能充沛考虑这一问题。

本文小结

本文就车载信息文娱体系的软件规划从安全性、实时性、环保性和新颖性四个方面提出一些考虑,期望这些主意能够为蓬勃开展的中国轿车电子带来少许推进。

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