[发明专利]一种基于共享内存及异构处理器的车载以太网系统

说明书

本发明涉及一种基于共享内存及异构处理器的车载以太网系统，包括主体、通信中间件、共享内存、RoCE协议栈和TSN协议栈；共享内存与车载以太网中的各应用程序所对应系统的微处理器单元互通，RoCE协议栈处理共享内存中数据并对其进行封装转化，以便TSN协议栈调用或传输；应用程序通过通信中间件以标准的远程调用、信号、消息模式中的一种或多种进行互相通信；共享内存用于存储和分发车载以太网系统中的各类型数据；RoCE协议栈运行于独立的处理器单元/异构加速核心中。本发明在TSN的基础上，引入共享内存及DMA技术，解决通信延时中最大的延时点。

技术领域

本发明涉及一种基于共享内存及异构处理器的车载以太网系统，属于通信传输领域。

背景技术

近些年以太网正在逐步成为车身网络的关键技术，逐步替代传统的CAN网络。传统以太网不能满足车载以太网的通信需求，传统以太网着力于提供高带宽，但由于协议栈复杂且网络资源是抢占式，导致通信延时较高及确定性（即网络抖动）较差。

对于通信确定性的问题，在引入TSN协议后，可以从根本上解决，通过把以太网资源按照200ns的粒度进行调度，分配网络资源到不同的通信任务/信道中。因此需要考虑如何基于TSN进一步的对传统以太网的通信方式进行改进，以解决由传统以太网所引起的通信延时（协议栈延时）的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：如何在基于TSN协议来实现一种应用于整车网络的以太网传输方式。

为了解决上述技术问题，本发明提出的技术方案是：一种基于共享内存及异构处理器的车载以太网系统，所述车载以太网系统包括主体，还包括通信中间件、共享内存、RoCE协议栈和TSN协议栈；所述共享内存与所述车载以太网中的各应用程序所对应系统的微处理器单元互通，所述RoCE协议栈处理所述共享内存中数据并对其进行封装转化，以便所述TSN协议栈调用或传输；

所述应用程序通过所述通信中间件以标准的远程调用、信号、消息模式中的一种或多种进行互相通信；

所述共享内存用于存储和分发所述车载以太网系统中的各类型数据；所述TSN协议栈的异构加速核心可直接访问所述共享内存；存储于所述共享内存中的各类型数据可允许Linux系统和/或RTOS系统的处理器单元直接访问或调用；

所述RoCE协议栈运行于独立的处理器单元/异构加速核心中，且不与所述车载以太网系统中其他处理器单元/异构加速核心共享资源，仅将所述共享内存中的各类型数据转换成RoCE数据包；所述RoCE数据包是以兼容RoCEv2协议方式进行封装的网络数据包；

所述TSN协议栈以802.11Qbv协议作为数据传输协议，所述RoCE协议栈封装的报文经由所述TSN协议栈传输。

上述方案的进一步改进是：所述通信中间件，采用DDS或者Some/ip及PDU信号作为所述车载以太网在数据传输时的中间件协议。

上述方案的进一步改进是：所述共享内存对所述各数据类型标注标签；根据所述标签对所述报文进行配置和TSN调度配置，并利用车载以太网系统的网卡传输。

本发明的有益效果是：本发明在TSN的基础上，引入共享内存及DMA(直接存储器访问)技术，解决通信延时中最大的延时点，即协议栈延时问题。采用类似于RDMA(远程直接数据存取)的方法，绕过操作系统协议栈，使用一个独立的处理器核心进行数据在以太网上的传输，并同时支持高性能处理器的应用及实时处理器的应用，极大的提高了实时处理器的性能利用率。同时在传输物理层使用TSN网络根据不同数据类型进行分配和调度网络资源。

此外，本发明使用共享内存来分发用于传输的数据正文，此处共享内存，不仅可以被同一操作系统环境下的其它进程访问，还可以被同一芯片中的其它异构核心访问，从而成为整个系统的中转和缓存中心。