全雙工高速通信通道：GEMINI COM

ainet.cn 2022年10月20日

前言：車載軟件方案商藍(lán)馬艙行智能科技（上海）有限公司（以下簡稱：Landmark）和車載操作系統(tǒng)廠商睿賽德科技（以下簡稱：RT-Thread）以及西班牙eProsima聯(lián)合打造出的助力整車SOA功能量產(chǎn)落地的軟件平臺(tái)Gemini-OS，在【整車SOA突破性技術(shù)-區(qū)域控制器在聚焦】以及【整車SOA技術(shù)升級(jí)：將Micro-ROS運(yùn)用于區(qū)域控制器】兩篇文章中詳細(xì)介紹了區(qū)域控制器作為連接大量傳感器/執(zhí)行器與車載中央電腦的ECU，將Micro_ROS運(yùn)用于其中，來實(shí)現(xiàn)AUTOSAR和RT-Thread同時(shí)部署在高性能多核MCU上。該平臺(tái)采用雙OS高效通信，得益于專用的IPC通信組件：GEMINI COM，該組件進(jìn)行全雙工高速通信，本文中我們將詳細(xì)講解到GEMINI COM組件的構(gòu)成與其工作方式。

GEMINI COM是負(fù)責(zé)承載包括但不限于進(jìn)程/線程間、CPU核間、跨系統(tǒng)間調(diào)用、數(shù)據(jù)通信的組件，在底層傳輸協(xié)議的支撐下，實(shí)現(xiàn)了頻道隔離、一對(duì)一、一對(duì)多、多對(duì)一、多對(duì)多等通信模式，通過IPC_Channel組件實(shí)現(xiàn)通信，詳情見下圖：

GEMINI COM共分為五層：通信層由其它協(xié)議棧提供（如TCP/MQ/RPMSG等），負(fù)責(zé)支撐數(shù)據(jù)的可靠收發(fā)；包層負(fù)責(zé)打包數(shù)據(jù)，以固定單位打包，并可以支持拼接；幀層負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)分片和ACK校驗(yàn)、重發(fā)機(jī)制；消息層負(fù)責(zé)序列化/反序列化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，支撐結(jié)構(gòu)傳輸；調(diào)用層負(fù)責(zé)抽象出函數(shù)調(diào)用的概念，用于多模組間的功能互相調(diào)用。如下圖是其各個(gè)子模塊框架圖：

其中調(diào)用層、幀協(xié)議層、包協(xié)議層的設(shè)計(jì)使得發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的維度更多，自定義處理邏輯的空間更大；通信層的設(shè)計(jì)使得GMINI COM組件與底層I/O模塊分離，可在任意數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議棧上搭建通信。

通信層中，協(xié)議棧提供了TCP/MQ/RPMSG等，其中以RT_-Thread提供的RPMSG LITE為主要處理方式，詳情見下圖：

RPMSG相關(guān)處理工作是雙OS跨核通信的底層數(shù)據(jù)處理的重要環(huán)節(jié)部分，展現(xiàn)了新型的通信方式，且實(shí)現(xiàn)了以往不曾有過的功能，具體流程如下圖：

GEMINI COM集成了本地通信interface，對(duì)外包含三種接口：數(shù)據(jù)接口、調(diào)用接口、信號(hào)接口，其中主要的SOA接口均提供于調(diào)用層：代理接口（Proxy）為調(diào)用方函數(shù)，接口樁（Stub）為被調(diào)方函數(shù)，兩類函數(shù)可由IF_RegProxy和IF_RegStub接口靈活配置，該設(shè)計(jì)的亮點(diǎn)使得GEMINI COM組件的使用者能夠更靈活的配置需要掛載的調(diào)用，同時(shí)使其它應(yīng)用程序開發(fā)者能無感知的調(diào)用跨核、跨系統(tǒng)、跨網(wǎng)絡(luò)的對(duì)端接口。

以其中燈光開關(guān)模塊舉例，Landmark方提供AutoSAR側(cè)的GEMINI COM端的控制燈光函數(shù)，并注冊Stub樁函數(shù)，RT-Thread方提供聲明Proxy函數(shù)，同時(shí)注冊Proxy函數(shù)，將調(diào)用接口函數(shù)提供出來給HMI調(diào)用，控制燈光狀態(tài)，并將狀態(tài)返回。該內(nèi)存管理器獨(dú)立于操作系統(tǒng)平臺(tái)外的內(nèi)存管理方式，對(duì)POSIX與非POSIX標(biāo)準(zhǔn)的操作系統(tǒng)均有良好的支撐。

藍(lán)馬艙行智能科技（上海）有限公司，是一家致力于研發(fā)智能座艙域控軟件和整車新架構(gòu)并同時(shí)基于多核異構(gòu)SoC及MCU提供軟件解決方案及工具鏈的公司。公司成立于2019年，專注于8155芯片平臺(tái)的研發(fā)，助力多家主機(jī)廠順利量產(chǎn)8155座艙平臺(tái)。2021年開始，公司拓展了整車計(jì)算，輔助駕駛及架構(gòu)設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)。目前藍(lán)馬正在參與多家主機(jī)廠的預(yù)研和量產(chǎn)項(xiàng)目，包括下一代電子電器架構(gòu)設(shè)計(jì)、區(qū)域控制器研發(fā)、中央計(jì)算單元研發(fā)、SOA服務(wù)框架實(shí)現(xiàn)等。

上海睿賽德電子科技有限公司在國內(nèi)操作系統(tǒng)領(lǐng)域享有盛譽(yù)，其貢獻(xiàn)并維護(hù)的RT-Thread開源嵌入式操作系統(tǒng)，目前已經(jīng)成為市面上裝機(jī)量最大（超 14 億臺(tái)）、開發(fā)者數(shù)量最多、軟硬件生態(tài)最好的嵌入式操作系統(tǒng)之一，被廣泛應(yīng)用于安防、工業(yè)車載、穿戴、智慧城市等眾多行業(yè)領(lǐng)域。公司擁有一系列自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)技術(shù)，包括高可靠RTOS 、日志型高可靠文件系統(tǒng)、低功耗技術(shù)、GUI圖形庫、智能音頻等。將RT-Thread打造成車載、大工業(yè)及人工智能等產(chǎn)業(yè)的最主流平臺(tái)，構(gòu)建出全新的服務(wù)及運(yùn)營模式，是公司長期的使命和追求！

eProsima是一家專注于高性能中間件開發(fā)的西班牙軟件公司。該公司是對(duì)象管理組（OMG）的標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)成員，創(chuàng)建了中間件的標(biāo)準(zhǔn)，如DDS、RTPS、DDS-XRCE、DDS上的RPC、CDR等。此外，eProsima是機(jī)器人操作系統(tǒng)（ROS）技術(shù)指導(dǎo)委員會(huì)（TSC）的成員，ROS是一個(gè)開源機(jī)器人技術(shù)開發(fā)堆棧，并提供快速DDS作為其默認(rèn)中間件。eProsima開發(fā)并且維護(hù)微ROS，微控制器的官方ROS2擴(kuò)展。