隨著智能網聯汽車的發展,電子電氣架構正從傳統的分布式架構向域集中甚至中央集中式架構演進。在這一趨勢下,多個原本部署在獨立ECU 上的功能逐步整合至同一計算平臺,集中式架構當前面臨以下需求:
Hypervisor輕量化、高性能:要求對內存和存儲資源更少,有更高的實時性要求。
車載系統通信兼容:現有車載應用大多基于分布式架構設計,直接遷移到虛擬化平臺需要兼容原有協議棧和接口。
本文所使用的嵌入式虛擬化集成開發平臺(vmRT-Thread),采用Type1輕量化設計,其核心功能代碼約1萬行;核心鏡像存儲空間占用不到1M;核心功能運行內存小于64M;啟動時間短(可低至50ms);中斷轉發注入:低于10微秒。(因測試環境不同可能略有差別)
在車載系統中,vSOME/IP作為一種標準化的輕量級通信協議,廣泛應用于車載以太網,支持功能域之間的服務導向通信。而vmRT-Thread支持基于共享內存的直連網卡通信,因此基于此協議的應用可實現無縫遷移,無需對源碼進行大規模代碼修改。
其架構如圖所示:
基于上述方式,采用8核開發板來運行雙系統,通過vSOME/IP協議完成雙機通信。
具體分為以下幾個階段執行:
1.虛擬化系統部署
在開發板上部署vmRT-Thread;
2.創建兩個Guest系統,為每個系統分配物理資源(CPU、內存和外設),運行Ubuntu(service)與BuildRoot(client)。配置基于共享內存的直連網卡通信。
Ubuntu
準備vSOME/IP環境;
源碼編譯vSOME/IP,編譯官方請求響應demo;
為直連網卡配置ip地址(也可在/etc/network/interfaces文件中配置靜態ip地址)和配置組播地址:
修改vSOME/IP-tcp-service.json配置文件中主機ip地址:
設置環境變量:
3.BuildRoot
源碼編譯vSOME/IP,編譯官方請求響應demo;
為直連網卡配置ip地址(也可在/etc/network/interfaces文件中配置靜態ip地址)和配置組播地址:
修改vSOME/IP-tcp-client.json配置文件中主機ip地址:
設置環境變量:
4.系統聯調與驗證
Ubuntu中執行response-sample,BuildRoot執行request-sample;此時BuildRoot會發送數據給Ubuntu,然后Ubuntu再發送給BuildRoot。
BuildRoot端,發送前打印,接收到Ubuntu數據后再打印:
Ubuntu端,打印接收的數據:
當前車載演進趨勢下,集中式架構通過高性能芯片整合多個功能域(如自動駕駛、車載娛樂和車身控制),能顯著降低了硬件成本和系統復雜性,但對底層端側虛擬化性能和對車載應用適配有更高的要求。因此,基于vSOME/IP協議開發的車載應用在vmRT-Thread平臺上能幾乎無修改的運行,減少了開發成本,為集中式車載架構的規模化應用提供了可靠支持。
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