基于OSGi的车载服务中间件研究

摘要

随着科技的发展，汽车电子已由传统的电控时代进入到了智能时代。基于汽车电子的嵌入式系统的功能变得越来越强大，但是其系统结构也变得越来越复杂，致使开发和维护成本不断提高。汽车内不同的电子控制单元之间拥有不同硬件环境，软硬件之间的耦合度过高，汽车电子软件可复用性低。嵌入式中间件的提出很好地解决了上述问题。嵌入式中间件是位于嵌入式操作系统与应用软件之间的一层软件。通过将嵌入式中间件下放到嵌入式设备上，能够为上层的应用层软件提供一个统一的运行环境，协调上下层之间的功能服务。
　　本文在嵌入式中间件OSGi的基础上，提出了一种基于面向服务架构(SOA)的嵌入式中间件OSGiIV。针对汽车中的数据管理以及任务处理、分发的需求，在传统的OSGi框架中加入了CAN接口接入中心、数据管理中心、数据映射中心、任务调度中心等多个核心功能模块，使之既保留了原OSGi框架的功能特性，又增加了数据管理、任务调度等多个功能机制。并将该中间件平台运行于Linux操作系统之上，利用SocketCan组件机制模拟该平台工作于车载系统中的情形。该系统平台能够有效获取来自底层的实时数据。此外，我们在该系统平台上实现了一个车载速度显示器的应用界面，实验表明在OSGiIV平台上可以方便和快捷的开发上层应用。
　　在OSGiIV中间件架构基础上，提出了一种车载服务调度模型以及基于OSGi的车载服务调度算法。车载服务调度模型将车内的功能属性抽象为服务，利用服务之间的互操作来实现其信息交互。该方式更好的契合了面向服务(SOA)的系统构建方式，方便了嵌入式中间件OSGiIV与车载系统的结合。车载服务调度算法引入了关键级来分配任务的优先级，解决了传统的基于优先级的任务调度算法在某些条件下调度成功率不高的问题，使得车内各个服务实例之间传输、调度更加高效。实验结果表明，该算法相比原优先级分配算法具有更高的调度成功率，满足了汽车电子控制系统的实时性与高效率的硬性指标。

目录

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摘要

插图索引

附表索引

第1章 绪论

1．1 研究背景与意义

1．2 课题来源

1．3 汽车电子和中间件研究现状

1．3．1 RFID嵌入式中间件

1．3．2 WSN嵌入式中间件

1．3．3 SOA嵌入式中间件

1．3．4 CORBA嵌入式中间件

1．4 本论文主要工作

1．5 本文的结构

第2章 相关工作研究

2．1 面向服务架构介绍

2．2 OSGi国内外研究现状

2．3 OSGi技术规范概述

2．4 相关核心技术解析

2．4．1 数据管理技术

2．4．2 事务跟踪技术

2．4．3 工厂模式实现机制

2．4．4 其它工作机制

第3章 基于OSGi的车载服务中间件平台

3．1 功能需求分析

3．2 总体框架设计

3．3 核心模块介绍

3．4 模块通信机制

3．4．1 服务查找机制

3．4．2 数据管理机制

3．4．3 工厂模式实现机制

3．4．4 底层SocketCan实现机制

3．5 小结

第4章 基于OSGi的车载服务调度算法

4．1 相关研究

4．2 服务调度算法

4．2．1 基本概念和定义

4．2．2 服务调度策略

4．2．3 车内服务调度模型

4．2．4 调度算法描述

4．3 实验分析

4．3．1 相关参数介绍

4．3．2 算法性能分析

4．4 小结

第5章 系统实现与实验对比

5．1 实验环境

5．2 系统模块介绍

5．3 系统运行演示

5．4 小结

结论

参考文献

附录A 攻读硕士期间发表的论文

附录B 攻读硕士期间参与的项目列表

致谢