基于虚拟化技术的车载应用跨硬件平台制造技术

本发明专利技术属于虚拟机技术领域，特别涉及一种基于虚拟化技术的车载应用跨硬件平台。本发明专利技术提供一种新的基于虚拟化技术的车载应用跨硬件平台，该基于虚拟化技术的车载应用跨硬件平台广泛支持各类硬件平台，使得复杂的软件功能可以快速开发部署到公交车辆；通过标准化的支撑系统软件结构设计，去除因公交行业特殊性造成的竞争壁垒，在有力保障产品功能与质量的同时，大幅降低运维服务复杂性，达到减量增效的目的；通过统一车载应用软件开发语言和标准化的车载硬件设备软件接口，实现简化车载应用系统开发，促进公交行业的软硬件应用创新，为公交行业互联+车路协同应用奠定坚实的基础。

Cross hardware platform of vehicle application based on Virtualization Technology

【技术实现步骤摘要】
基于虚拟化技术的车载应用跨硬件平台
本专利技术属于虚拟机
，特别涉及一种基于虚拟化技术的车载应用跨硬件平台。
技术介绍
近年来，我国城市公共交通得到快速发展，技术装备水平不断提高，基础设施建设运营成绩显著，人民群众出行更加方便，但随着我国城镇化加速发展，城市交通发展面临新的挑战。城市公共交通是城市的命脉，是实现城市现代化的主要标志，是国家经济发展的重要基础。公交运输系统因几乎完整覆盖城市的各个区域，在公共交通中有着不可替代的作用。各省市公交系统积极响应国家智能公交的发展规划，积极的探索智能化公交系统的建设，公交车辆是各公交运营企业的基础资产，各业务系统基本上都围绕着车辆展开，如车辆运营调度系统、乘客公共安全系统、车辆行驶安全系统、乘客信息服务系统、车辆定位系统等等，因此各公交运营企业在公交车辆的有限空间内分阶段的装备了大量用于支撑各业务系统的电子信息设备，并且形成了逐年递增的趋势。这些已建设的系统和已装备的设备在提供多样化服务的同时，存在着各车载系统相互独立封闭、同功能设备厂家和型号多样、业务系统与具体车载设备严重依赖等现象，从而导致了车载设备重复建设、功能重叠、车载设备功能升级难和二次开发难、并且车辆有限空间也趋向饱和等问题。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种新的基于虚拟化技术的车载应用跨硬件平台。本专利技术具体技术方案如下：本专利技术提供一种基于虚拟化技术的车载应用跨硬件平台，所述车载跨硬件平台包括虚拟微控制理器沙箱子系统、虚拟微控制器沙箱动态集群子系统、设备驱动和协议数据转换模块化框架以及车载总线应用共享框架；虚拟微控制理器沙箱子系统，用于BUSiOS系统为每一个虚拟微控制器沙箱预分配一个UID，且每一个UID均在底层系统上运行于一个Linux进程中，所述Linux进程通过虚拟内存机制为每一个进程提供4G的虚拟内存空间；虚拟微控制器沙箱动态集群子系统，用于依据配置和系统事件实现动态创建虚拟微控制器沙箱环境并加载相应的车载应用程序，且依据车辆配置情况启动相应的功能系统；设备驱动和协议数据转换模块化框架，用于通过引入插件技术实现硬件设备驱动和数据转换扩展模块的动态加载；车载总线应用共享框架，用于BUSiOS系统通过逻辑转换层向上层车载应用程序提供透明的总线访问接口，使得上层车载应用程序在直接与总线上的从机设备进行数据交换。本专利技术的有益效果如下：本专利技术提供一种新的基于虚拟化技术的车载应用跨硬件平台，该基于虚拟化技术的车载应用跨硬件平台广泛支持各类硬件平台，使得复杂的软件功能可以快速开发部署到公交车辆；通过标准化的支撑系统软件结构设计，去除因公交行业特殊性造成的竞争壁垒，在有力保障产品功能与质量的同时，大幅降低运维服务复杂性，达到减量增效的目的；通过统一车载应用软件开发语言和标准化的车载硬件设备软件接口，实现简化车载应用系统开发，促进公交行业的软硬件应用创新，为公交行业互联+车路协同应用奠定坚实的基础。附图说明图1为实施例1基于虚拟化技术的车载应用跨硬件平台的结构框图；图2为实施例2虚拟微控制理器沙箱子系统的结构框图；图3为实施例2虚拟指令执行器的工作原理图；图4为实施例2BUSiOS系统的设计思想图；图5为实施例3虚拟微控制器沙箱动态集群子系统的结构框图；图6为实施例3虚拟微控制器沙箱动态集群子系统的功能图；图7为实施例3虚拟微控制器沙箱动态集群子系统的原理图；图8为实施例3虚拟微控制器沙箱动态集群子系统的结构图；图9为实施例4设备驱动和协议数据转换模块化框架的结构图；图10为实施例5车载总线应用共享框架的结构图；图11为实施例5车载总线应用共享框架的原理图；图12为实施例5车载总线应用共享框架的协议模型图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的描述，下列实施例仅用于解释本专利技术的
技术实现思路
，不用于限定本专利技术的保护范围。实施例1本专利技术实施例1提供一种基于虚拟化技术的车载应用跨硬件平台，如图1所示，所述车载跨硬件平台包括虚拟微控制理器沙箱子系统1、虚拟微控制器沙箱动态集群子系统2、设备驱动和协议数据转换模块化框架3以及车载总线应用共享框架4；虚拟微控制理器沙箱子系统1，用于BUSiOS系统为每一个虚拟微控制器沙箱预分配一个UID，且每一个UID均在底层系统上运行于一个Linux进程中，所述Linux进程通过虚拟内存机制为每一个进程提供4G的虚拟内存空间；虚拟微控制器沙箱动态集群子系统2，用于依据配置和系统事件实现动态创建虚拟微控制器沙箱环境并加载相应的车载应用程序，且依据车辆配置情况启动相应的功能系统；设备驱动和协议数据转换模块化框架3，用于通过引入插件技术实现硬件设备驱动和数据转换扩展模块的动态加载；车载总线应用共享框架4，用于BUSiOS系统通过逻辑转换层向上层车载应用程序提供透明的总线访问接口，使得上层车载应用程序在直接与总线上的从机设备进行数据交换。本专利技术提供一种新的基于虚拟化技术的车载应用跨硬件平台，该基于虚拟化技术的车载应用跨硬件平台广泛支持各类硬件平台，使得复杂的软件功能可以快速开发部署到公交车辆；通过标准化的支撑系统软件结构设计，去除因公交行业特殊性造成的竞争壁垒，在有力保障产品功能与质量的同时，大幅降低运维服务复杂性，达到减量增效的目的；通过统一车载应用软件开发语言和标准化的车载硬件设备软件接口，实现简化车载应用系统开发，促进公交行业的软硬件应用创新，为公交行业互联+车路协同应用奠定坚实的基础。本专利技术中BUSiOS系统的设计思想是通过虚拟机技术虚拟出一种微处理器，建立统一的应用程序编程高级语言体系和通过虚拟微控制器中的虚拟外设构建统一的外设标准，并且通过运用虚拟化技术适应技术更新，而不影响已用应用程序的正常应用。实施例2一种基于虚拟化技术的车载应用跨硬件平台，与实施例1不同的是，如图2所示，虚拟微控制理器沙箱子系统1以编程语言虚拟机为核心，再结合虚拟外设101、虚拟内存102、虚拟代码存储器103共同构成，其中编程语言虚拟机运行于虚拟指令执行器沙箱子系统104中，所述虚拟外设采用API虚拟技术，将外设的控制虚拟化成一组标准的API接口和规范化的数据结构，以此统一各种外设的使用方式；虚拟指令执行器用于解析执行字节码形式的应用程序代码，主要由基于寄存器的解析型虚拟机、字节码转换器和代码加载器构成，其工作原理如图3所示。虚拟微控制器沙箱子系统以虚拟机技术为核心在宿主系统上构建车载应用程序沙箱环境，沙箱环境通过虚拟外设模块提供的标准化的外设接口为沙箱内的车载应用程序访问宿主系统资源提供了可监管的途径。因而这种沙箱机制能很好防止车载应用程序对系统资源的过度使用和占用，可提高系统整体稳定性与安全性。考虑到BUSiOS硬件平台都为嵌入式系统，因此为提高虚拟微控制器执行指令的效率，所述虚拟指令执本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于虚拟化技术的车载应用跨硬件平台，其特征在于，所述车载跨硬件平台包括虚拟微控制理器沙箱子系统(1)、虚拟微控制器沙箱动态集群子系统(2)、设备驱动和协议数据转换模块化框架(3)以及车载总线应用共享框架(4)；/n虚拟微控制理器沙箱子系统(1)，用于BUSiOS系统为每一个虚拟微控制器沙箱预分配一个UID，且每一个UID均在底层系统上运行于一个Linux进程中，所述Linux进程通过虚拟内存机制为每一个进程提供4G的虚拟内存空间；/n虚拟微控制器沙箱动态集群子系统(2)，用于依据配置和系统事件实现动态创建虚拟微控制器沙箱环境并加载相应的车载应用程序，且依据车辆配置情况启动相应的功能系统；/n设备驱动和协议数据转换模块化框架(3)，用于通过引入插件技术实现硬件设备驱动和数据转换扩展模块的动态加载；/n车载总线应用共享框架(4)，用于BUSiOS系统通过逻辑转换层向上层车载应用程序提供透明的总线访问接口，使得上层车载应用程序在直接与总线上的从机设备进行数据交换。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于虚拟化技术的车载应用跨硬件平台，其特征在于，所述车载跨硬件平台包括虚拟微控制理器沙箱子系统(1)、虚拟微控制器沙箱动态集群子系统(2)、设备驱动和协议数据转换模块化框架(3)以及车载总线应用共享框架(4)；
虚拟微控制理器沙箱子系统(1)，用于BUSiOS系统为每一个虚拟微控制器沙箱预分配一个UID，且每一个UID均在底层系统上运行于一个Linux进程中，所述Linux进程通过虚拟内存机制为每一个进程提供4G的虚拟内存空间；
虚拟微控制器沙箱动态集群子系统(2)，用于依据配置和系统事件实现动态创建虚拟微控制器沙箱环境并加载相应的车载应用程序，且依据车辆配置情况启动相应的功能系统；
设备驱动和协议数据转换模块化框架(3)，用于通过引入插件技术实现硬件设备驱动和数据转换扩展模块的动态加载；
车载总线应用共享框架(4)，用于BUSiOS系统通过逻辑转换层向上层车载应用程序提供透明的总线访问接口，使得上层车载应用程序在直接与总线上的从机设备进行数据交换。


2.根据权利要求1所述的基于虚拟化技术的车载应用跨硬件平台，其特征在于，虚拟微控制理器沙箱子系统(1)以编程语言虚拟机为核心，再结合虚拟外设(101)、虚拟内存(102)、虚拟代码存储器(103)共同构成，其中编程语言虚拟机运行于虚拟指令执行器沙箱子系统(104)中，所述虚拟外设采用API虚拟技术，将外设的控制虚拟化成一组标准的API接口和规范化的数据结构；虚拟指令执行器用于解析执行字节码形式的应用程序代码，主要由基于寄存器的解析型虚拟机、字节码转换器和代码加载器构成。


3.根据权利要求2所述的基于虚拟化技术的车载应用跨硬件平台，其特征在于，所述虚拟指令执行器采用基于寄存器的解析型虚拟机并通过引用JIT技术提高虚拟微控制器执行指令的效率，且基于寄存器的解析型虚拟机工作流程如下：
取指：取指阶段即读取一条指令，从指令中抽取opcode；
译码：译码阶段从寄存器读入操作数，得到RA，RB或者其他的操作数；
执行：执行opcode，有算数指令，条件指令，或mov指令；
访存：访问存储器；
写回：将处理结果写回寄存器；
更新PC：将PC设置成下一跳指令的地址。


4.根据权利要求1所述的基于虚拟化技术的车载应用跨硬件平台，其特征在于，所述虚拟微控制器沙箱动态集群子系统(2)包括如下部分：
接收模块(201)，用于接收大数据业务系统实时通过无线广域网络下发到车辆上BUSIOS系统的特点算法的车载应用程序；
数据采集和预处理模块(202)，用于采用动态运行算法实时加载接收的车...

【专利技术属性】
技术研发人员：靳哲，
申请(专利权)人：北京中电万联科技股份有限公司，北京公共交通控股集团有限公司，北京京城智通公共交通研究院有限公司，北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11