一种用于EPS应用层软件的功能仲裁器的制作方法

本发明涉及汽车电子控制，具体为一种用于eps应用层软件的功能仲裁器。

背景技术：

1、在车载以太网中，应用层涉及到各种应用程序和服务，用于实现车辆内部的数据交换、通信和控制，例如车辆诊断和维护、多媒体和娱乐、导航和位置服务远程车辆控制等。仲裁器主要用于位于同一芯片上的多个模块同时发出请求时，如何根据相应的仲裁算法确定本次响应哪一个模块请求。

2、现有的eps应用层软件在处理多辅助功能并发控制时，缺乏一套独立且高效的仲裁机制，往往将仲裁逻辑分散耦合在各个功能模块的内部代码中。这种碎片化的处理方式导致系统架构臃肿，不同功能模块间的调用关系错综复杂，不仅增加了软件开发的复杂度与后期的维护难度，也使得功能迭代变得困难，微小的策略调整往往需要牵一发而动全身地修改底层代码。

3、因此，现提出一种用于eps应用层软件的功能仲裁器解决上述问题。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种用于eps应用层软件的功能仲裁器，解决了上述背景技术中提出的增加了软件开发的复杂度与后期的维护难度，也使得功能迭代变得困难，微小的策略调整往往需要牵一发而动全身地修改底层代码的问题。

2、为实现以上目的，本发明提供如下技术方案予以实现：一种用于eps应用层软件的功能仲裁器，包括：仲裁配置端、仲裁执行端和仲裁校验端；

3、所述仲裁配置端用于通过标准化表格定义多辅助驾驶功能的优先级配置规则，生成包含功能标识、优先级及并行策略的配置数据集，并将所述配置数据集写入预设的软件存储区域；

4、所述仲裁执行端用于实时采集各辅助驾驶功能的激活状态信号与控制指令信号，基于所述配置数据集调用轻量化仲裁决策模型，对多路并发的控制指令进行优先级排序与冲突消解，输出目标控制指令；

5、所述仲裁校验端用于对所述目标控制指令进行数据一致性校验，并在校验通过后发送至eps执行层，同时监控仲裁过程的异常状态并触发动态重仲裁机制。

6、优选的，所述仲裁配置端包括表格构建模块、数据解析模块和参数固化模块；

7、所述表格构建模块包括功能标识定义单元、优先级映射单元和并行策略配置单元；

8、所述功能标识定义单元用于创建包含功能编号、功能名称及功能类型的标准化配置表格，所述功能类型包括车道保持辅助类、自动泊车类、预警补偿类及直线加速补偿类，所述标准化配置表格为所述配置数据集的生成载体；

9、所述优先级映射单元用于在所述标准化配置表格中建立功能标识与优先级数值的映射关系，所述优先级数值采用十进制整数编码，数值越小代表优先级越高，且支持通过修改所述优先级数值实现不同车型及不同客户的仲裁策略差异化配置；

10、所述并行策略配置单元用于在所述标准化配置表格中定义多组功能组合的并行运行规则，所述并行运行规则经格式化处理后纳入所述配置数据集。

11、优选的，所述并行策略配置单元中的并行运行规则包括独占运行模式、并行共存模式、抢占式中断模式及顺序锁定模式；

12、所述独占运行模式用于约束高优先级功能激活时低优先级功能禁止启动；所述并行共存模式用于允许预设功能组合在相同时间窗口内同步输出控制指令；

13、所述抢占式中断模式用于支持高优先级功能强制终止正在运行的低优先级功能；

14、所述顺序锁定模式用于限定特定功能在另一功能已激活状态下的启动权限。

15、优选的，所述数据解析模块包括格式识别单元、逻辑校验单元和冲突检测单元；

16、所述格式识别单元用于读取所述标准化配置表格的文件头信息，自动识别表格的文件格式类型；

17、所述逻辑校验单元用于加载所述配置数据集，遍历所述配置数据集中的每一组功能配置数据，验证所述优先级数值的取值范围合法性，并检查所述并行运行规则的语法完整性，生成包含校验结果与错误定位信息的第一校验报告；

18、所述冲突检测单元用于加载所述配置数据集，基于预设的仲裁约束规则库，对所述配置数据集中的多组功能组合的并行运行规则进行逻辑一致性扫描，识别存在互斥关系的规则条目。

19、优选的，所述参数固化模块包括二进制转换单元和数据写入单元；

20、所述二进制转换单元用于提取通过逻辑校验与冲突检测通过的配置数据集，将所述配置数据集中的优先级数值、功能标识及并行运行规则转换为预设长度的二进制数据流；

21、所述数据写入单元用于调用eps应用层软件的存储器访问接口，将预设的软件存储区域定义为eps应用层软件编译阶段预先划分的非易失性存储专属区间，将所述二进制数据流写入所述预设的软件存储区域内的指定非易失性存储扇区，并在写入完成后读取存储数据与所述配置数据集进行逐字节比对，当比对结果一致时，生成配置固化成功的状态标志位，当比对结果不一致时，触发数据重写流程直至达到最大重试次数。

22、优选的，所述仲裁执行端包括状态采集模块、决策调度模块和指令输出模块；

23、所述状态采集模块包括信号滤波单元和状态缓存单元；

24、所述信号滤波单元用于通过预设的采样频率实时采集各辅助驾驶功能输出的原始激活状态信号与控制指令信号，采用滑动平均滤波算法对所述原始激活状态信号进行去抖动处理，消除信号传输过程中的毛刺干扰，得到功能激活状态信号；

25、所述状态缓存单元用于构建环形缓冲区，将所述功能激活状态信号与所述控制指令信号按照时间戳顺序进行缓存，形成包含功能标识、激活状态、指令扭矩值及指令角度值的实时状态数据集。

26、优选的，所述决策调度模块包括优先级排序单元、冲突消解单元和动态重仲裁单元；

27、所述优先级排序单元用于读取所述实时状态数据集，筛选出当前处于激活状态的功能集合，根据所述配置数据集中的优先级映射关系，对所述功能集合中的各功能标识进行升序排序，生成初始优先级队列；

28、所述冲突消解单元用于遍历所述初始优先级队列，依据所述配置数据集中的并行运行规则，对队列中相邻优先级的功能组合进行并行策略匹配，当匹配到独占运行模式、抢占式中断模式时，剔除低优先级功能的控制指令，仅保留最高优先级功能的控制指令，当匹配到并行共存模式时，提取各功能的控制指令权重系数，通过加权融合算法生成融合控制指令，当匹配到顺序锁定模式时，根据功能激活的时间先后顺序确定指令生效权限；

29、所述动态重仲裁单元用于监控所述实时状态数据集中功能激活状态的变化事件，当检测到新的高优先级功能激活时，触发中断信号，重新执行优先级排序与冲突消解流程，生成目标控制指令。

30、优选的，所述指令输出模块包括指令封装单元和时序控制单元；

31、所述指令封装单元用于提取所述目标控制指令的指令扭矩值、指令角度值及对应的功能标识，按照eps应用层软件的通信协议格式进行数据封装，添加报文头、数据长度字段及校验和字段，生成符合总线传输规范的指令报文；

32、所述时序控制单元用于根据eps执行层的控制周期，对所述指令报文的发送时机进行调度，当同一控制周期内存在多次仲裁结果更新时，仅发送最后一次更新的指令报文。

33、优选的，所述仲裁校验端包括一致性校验模块和异常处理模块；

34、所述一致性校验模块包括数据回读单元和哈希比对单元；

35、所述数据回读单元用于在输出所述目标控制指令后，从eps执行层的输入缓存区回读实际接收到的指令数据，提取所述指令数据中的指令扭矩值与指令角度值；

36、所述哈希比对单元用于采用预设的哈希算法对所述目标控制指令与回读的指令数据分别计算哈希值，将两个哈希值进行比对，当比对结果一致，则判定数据一致性校验通过，当比对结果不一致，则判定数据传输异常，生成包含异常类型与数据偏差量的校验失败报告。

37、优选的，所述异常处理模块包括日志记录单元和报警触发单元；

38、所述日志记录单元用于建立循环日志缓冲区，对仲裁过程中的关键事件进行记录，所述关键事件包括功能激活状态跳变事件、仲裁决策结果更新事件、数据一致性校验失败事件及动态重仲裁触发事件，每条日志记录包含时间戳、事件类型编码及关联数据载荷；

39、所述报警触发单元用于预定义多级异常阈值，当数据一致性校验失败次数在单位时间内超过第一预设阈值、单次仲裁处理时延超过第二预设阈值、连续触发动态重仲裁的次数超过第三预设阈值时，除触发对应等级的报警信号外，同步触发动态重仲裁机制，强制重置仲裁执行端的当前状态，重新初始化优先级排序队列，并从预设的软件存储区域重新读取配置数据集执行全量仲裁流程，当连续三次动态重仲裁后仍无法正常输出有效指令，则切换至安全模式，屏蔽所有辅助驾驶功能的控制指令输出。

40、与现有技术相比，本发明提供了一种用于eps应用层软件的功能仲裁器，具备以下有益效果：

41、1.本发明中，通过仲裁配置端构建标准化配置表格，利用功能标识定义单元与优先级映射单元针对不同车型及客户需求设定差异化的优先级配置规则，并封装生成包含功能标识、优先级及并行策略的配置数据集，保证多辅助驾驶功能仲裁策略定义的明确性与灵活性，同时将配置数据集写入预设的软件存储区域，避免仲裁逻辑分散耦合于各功能模块内部的问题，保证eps应用层软件架构的清晰性，降低软件开发的复杂度与后期维护难度。

42、2.本发明中，通过仲裁执行端的状态采集模块实时采集各辅助驾驶功能的激活状态信号与控制指令信号，利用决策调度模块中的动态重仲裁单元监控功能激活状态的变化事件，当检测到新的高优先级功能激活时，能够实时判断当前控制指令是否存在冲突、优先级失效的情况，使得系统能够降低多路并发控制指令出现逻辑紊乱的概率，且在功能激活状态发生跳变时，能够通过优先级排序单元与冲突消解单元重新执行仲裁流程，生成目标控制指令，保证输出至eps执行层的控制指令准确有效。

43、3.本发明中，通过仲裁校验端的一致性校验模块对目标控制指令进行数据一致性校验，利用异常处理模块预定义多级异常阈值，根据不同异常类型实时对仲裁过程进行监控与评估，使得系统能够针对不同运行场景实现全流程的异常防护，降低因数据传输错误、仲裁逻辑超时导致的控制偏差，提高eps应用层软件功能仲裁的安全性与可靠性。