[发明专利]一种基于模型与中间件的嵌入式系统软硬件解耦架构

权利要求书

1.一种基于模型与中间件的嵌入式系统软硬件解耦架构，其特征在于，包括通信与硬件和OS解耦模块、通用数学计算与硬件解耦模块、功能代码的调度与OS解耦模块以及存储读写与硬件解耦模块；架构步骤如下：

S1、抽象并设计各种模型，由模型及其互联构成软件代码，为软硬件彻底解耦奠定坚实基础；

S2、以模型抽象为支撑，构建通信、计算、操作系统接口、存储读写等四种中间件，形成基于资源配置与映射的嵌入式系统中间件体系；

S3、通过模型抽象与通信中间件、OS同一接口服务中间件支撑，实现通信与硬件和OS解耦；

S4、通过模型的控制中枢及配套中间件支撑，实现功能代码的调度与OS解耦；

S5、通过模型抽象与计算中间件支撑，实现通用数学计算与硬件解耦；

S6、通过模型抽象与存储读写中间件支撑，实现存储读写与硬件解耦。

2.根据权利要求1所述的一种基于模型与中间件的嵌入式系统软硬件解耦架构，其特征在于，S1的步骤如下：

S11、抽象并定义模型，I/O负责收发数据，具体是由端口实现的，每个模型都有若干输入和输出端口；

S12、进行模型的运转：输入端口感知外部数据传递；当数据传输结束，向模型控制中枢发出信号；控制中枢接收到端口释放的信号后，解析并查找信号-功能表，获得应该被启动的功能；控制中枢启动功能列表里找到对应的功能入口并启动；功能处理结束后，通知输出端口并由其发送处理结果；

S13、模型的互联：将模型间信息传递的信道或者链路抽象为“通道”；通道可根据实际物理的通信链路进行配置；将通道与需要互联的两个模型的输出和输入端口互联；通道为端口发送数据提供接口，本质是调用了通信中间件提供的服务。

3.根据权利要求1所述的一种基于模型与中间件的嵌入式系统软硬件解耦架构，其特征在于，S2的步骤如下：

S21、描述处理硬件资源，包括互联关系、模型与硬件的部署关系：通过模型集成开发工具描述功能模型互联及部署关系，形成硬件配置及路由关系表，；通过IDE描述系统所需硬件及其互联关系，形成硬件配置(含OS)及路由关系表；

S22、构建基于资源配置与映射的通信中间件：确立通信中间件的层次架构；为应用层提供统一的通信“收发”接口；在硬件解析层，通过提取调用参数并分析“模型互联及部署关系表”，完成模型ID到处理器/核ID的映射；通过“硬件配置及路由关系表”，完成处理器/核硬件种类、互联形式、路由方式的映射；在协议解析层，确定“收发”双方通信形式；根据互联形式，确定通信协议；根据已确立的路由方式，确定“收发”数据或者消息的传输路径；在设备驱动层，组合参数并调用BSP；

S23、构建基于资源配置与映射的计算中间件：确立计算中间件的层次架构；为应用层提供统一的常规数学计算接口；与通信中间件类似，完成两个映射后，得到硬件种类；根据硬件种类与配置信息，生成与之相适配的参数并调用其库函数；

S24、构建基于资源配置与映射的OS统一接口服务中间件：确立OS统一接口服务中间件的层次架构；运行框架为模型提供功能调度支撑，与此同时，运行框架需要调用OS统一接口服务中间件提供的标准接口；该接口为抽象类，规定了中间件必须为运行框架或通信中间件提供的服务；构建不同操作系统的服务类，这些类继承于抽象的统一接口类，并重载接口中的函数。

S25、构建基于资源配置与映射的存储读写中间件：确立存储读写中间件的层次架构；为应用层提供统一的存储读写接口；与通信中间件类似，完成两个映射后，得到硬件种类；根据硬件种类与配置信息，生成与之相适配的参数并调用其库函数。

4.根据权利要求1所述的一种基于模型与中间件的嵌入式系统软硬件解耦架构，其特征在于，S3的步骤如下：

S31、同一处理器内的模型间通信将转换为操作系统提供的线程间通信，通过在通信中间件内调用OS同一服务接口，实现了与OS的解耦；

S32、跨处理器通信时，无论何种通信形式，基于资源配置与映射的分层通信中间件都可以确保通信与硬件以及通信链路形式、协议无关；当新增通信链路、协议时，应用层无需修改；

S33、由通道调用通信中间件，使得模型内部与通信也解耦。

5.根据权利要求1所述的一种基于模型与中间件的嵌入式系统软硬件解耦架构，其特征在于，S4的步骤如下：

S41、控制中枢感知外部信息，使得功能实现与I/O解耦；

S42、控制中枢通过调度中间件提供的统一接口控制功能实现和切换，而调度中间件与操作系统解耦。