前言

在2024年2月26日，ETAS推出了名為“Time-Triggered Scheduling (TTS)”的確定性調(diào)度解決方案。這項技術旨在改變汽車行業(yè)中的軟件工作負載管理方式。隨著汽車行業(yè)向軟件定義車輛（SDV）的轉(zhuǎn)變，軟件組件數(shù)量不斷增加，依賴關系變得復雜，底層硬件資源也多樣化。特別是在集成了系統(tǒng)級芯片（SoC）的電子控制單元（ECU）和高級駕駛輔助系統(tǒng)（AD/ADAS）的開發(fā)中。

Time-Triggered Scheduling (TTS)

Time-Triggered Scheduling (TTS) 中間件是為多核 SOC 嵌入式系統(tǒng)設計的，它提供了一種時間確定性的調(diào)度方法。這種調(diào)度方法能夠確保系統(tǒng)的行為和響應時間是可預測的，這對于需要高度精確和實時響應的復雜系統(tǒng)至關重要，通過預先定義任務的執(zhí)行計劃，TTS能夠有效地管理多核處理器中對共享資源的訪問，從而減少因資源競爭導致的延遲和不確定性，提升系統(tǒng)的實時性能和整體可靠性。這項技術的引入將有助于更好地滿足未來汽車系統(tǒng)對性能、可靠性和安全性的需求。

智能汽車軟件的現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)

智能汽車中的應用程序數(shù)量和同時運行的任務數(shù)取決于車輛的具體軟件架構和硬件能力。目前，智能汽車的軟件架構正逐步向服務導向架構（SOA）演進，這意味著軟件和算法成為車企競爭的核心要素。例如，一些高級的智能汽車平臺可能集成了多達數(shù)百個應用程序，同時運行多個任務以支持復雜的功能，如自動駕駛、智能座艙管理、娛樂系統(tǒng)等。

1.1什么是確定性調(diào)度？

確定性調(diào)度是指在操作系統(tǒng)中，任務或任務鏈按照預定的時間和順序執(zhí)行，以確保系統(tǒng)行為的可預測性。

雖然Linux系統(tǒng)本身不是一個實時操作系統(tǒng)，但它可以通過實時調(diào)度策略來增強任務的確定性執(zhí)行。這意味著，即使在非實時系統(tǒng)中，也可以通過特定的調(diào)度策略來提高系統(tǒng)對任務執(zhí)行時間的控制。

實時系統(tǒng)與非實時系統(tǒng)的主要區(qū)別在于，實時系統(tǒng)能夠提供更強的時間保證和更高的確定性。

時間的確定性：

在嵌入式系統(tǒng)中，時間的確定性是指系統(tǒng)能夠保證在規(guī)定的時間內(nèi)完成特定的任務。這是實時操作系統(tǒng)（RTOS）的一個重要特性，它可以分為硬實時和軟實時兩種類型。

硬實時系統(tǒng)：

硬實時系統(tǒng)要求在嚴格的時間限制內(nèi)必須完成操作，任何超時都是不允許的。這種類型的系統(tǒng)通常用于關鍵任務，如飛行控制系統(tǒng)或醫(yī)療設備，其中任何延遲都可能導致嚴重后果。

軟實時系統(tǒng)：

相比之下，軟實時系統(tǒng)對完成任務的時間要求較為寬松，允許一定程度的延遲。這類系統(tǒng)通常用于多媒體應用等領域，其中一些小的延遲不會導致災難性的后果。

基于時間的確定性調(diào)度：

軟實時系統(tǒng)可能無法提供同樣的時間保證，但通過實現(xiàn)實時調(diào)度策略，可以在一定程度上提高確定性調(diào)度的吞吐量。換句話說，確定性調(diào)度并不會將Linux轉(zhuǎn)變?yōu)閷崟r系統(tǒng)，但通過實時系統(tǒng)提供的調(diào)度機制可以提高Linux中任務執(zhí)行的時間確定性，從而在特定應用中提升系統(tǒng)的整體性能。

1.2確定性調(diào)度的重要性和面臨的挑戰(zhàn)

確定性調(diào)度是系統(tǒng)設計中的一種關鍵技術，它通過精確控制任務執(zhí)行的時間和順序，來確保系統(tǒng)的可預測性和穩(wěn)定性。汽車行業(yè)面臨著一系列前所未有的挑戰(zhàn)，這些挑戰(zhàn)包括：

任務執(zhí)行的可預測性：確定性調(diào)度確保系統(tǒng)中的任務能夠按照預定的時間和順序執(zhí)行，這對于實時系統(tǒng)至關重要，因為它們通常需要在嚴格的時間限制內(nèi)響應外部事件。

系統(tǒng)穩(wěn)定性：通過確保任務按照既定的計劃執(zhí)行，確定性調(diào)度有助于維持系統(tǒng)的穩(wěn)定性，尤其是在軟件迭代和集成過程中，這有助于減少因任務沖突或資源爭用導致的不穩(wěn)定性。

周期性任務的管理：在AD/ADAS系統(tǒng)中，如傳感器數(shù)據(jù)采集等周期性任務需要準確而靈活地執(zhí)行，確定性調(diào)度可以協(xié)調(diào)這些周期性任務，確保它們按時完成。

計算結果的時效性：例如，基于融合后數(shù)據(jù)的路徑規(guī)劃需要在特定時間內(nèi)完成，確定性調(diào)度可以保證這些計算任務及時執(zhí)行，以滿足系統(tǒng)對時間的嚴格要求。

偶發(fā)任務的處理：確定性調(diào)度允許系統(tǒng)在不影響核心任務的情況下，及時處理如異常情況等偶發(fā)任務。

任務執(zhí)行順序：在多團隊開發(fā)環(huán)境中，不同團隊開發(fā)的算法任務可能存在依賴關系，確定性調(diào)度有助于協(xié)調(diào)這些任務的執(zhí)行順序，降低同步和協(xié)調(diào)的復雜性。

算法復雜度：數(shù)據(jù)采集、融合、規(guī)控等算法不僅復雜，而且更新迭代速度快，通常涉及多個開發(fā)團隊。

性能監(jiān)控：確定性調(diào)度提供了一種方案來監(jiān)控核心任務的執(zhí)行情況和測量任務的性能，這對于優(yōu)化系統(tǒng)性能和確保質(zhì)量標準至關重要。

在信息娛樂系統(tǒng)（IVI）或車身控制系統(tǒng)中，確定性調(diào)度同樣重要，因為它協(xié)調(diào)了如數(shù)字信號處理器（DSP）和SoC之間的數(shù)據(jù)處理任務，確保數(shù)據(jù)的準確傳輸和處理。

基于SoC的ECU開發(fā)要求開發(fā)者在保證算法復雜度和迭代速度的同時，還要管理好任務的穩(wěn)定性、時效性和執(zhí)行順序，確保系統(tǒng)整體的高性能和可靠性。這需要一套綜合的任務調(diào)度和性能監(jiān)控機制，以適應自動駕駛系統(tǒng)的高安全和實時性要求。

1.3ETASTTS確定性調(diào)度如何解決這些問題

確定性調(diào)度的范圍涵蓋了多個關鍵領域，以確保復雜系統(tǒng)中任務的準時執(zhí)行和資源的有效管理。以下是清晰的描述：

1.基于時間觸發(fā)任務調(diào)度：

周期任務和浮動任務激活窗口：TTS確保周期性任務在預定的時間窗口內(nèi)激活，同時為非周期性任務提供靈活的激活機制。

CPU資源（時間片）管理：通過分配固定的時間片，TTS允許任務在指定的CPU資源上運行，優(yōu)化處理器的使用。

執(zhí)行時間監(jiān)控：TTS監(jiān)控任務的執(zhí)行時間，確保它們不會超出預定的時間限制。

性能測量：開發(fā)者可以選擇性地測量任務的性能，以評估系統(tǒng)的效率和響應速度。

2.基于數(shù)據(jù)觸發(fā)任務、任務鏈調(diào)度：

任務依賴鏈和協(xié)調(diào)同步：TTS管理任務之間的依賴關系，并確保它們按照正確的順序同步執(zhí)行。

CPU資源和數(shù)據(jù)內(nèi)存共享：TTS允許任務共享CPU和內(nèi)存資源，同時管理這些資源的訪問，防止沖突。

依賴鏈時間監(jiān)控：TTS監(jiān)控依賴鏈中各任務的時間，確保整個鏈的流暢運行。

3.基于事件觸發(fā)任務、任務鏈調(diào)度：

零星事件處理：TTS支持對非周期性事件的及時響應，如傳感器輸入或用戶交互。

事件處理任務鏈：任務鏈中的任務按照事件觸發(fā)進行調(diào)度，確保系統(tǒng)的反應能力。

CPU最佳利用：通過精確的時間控制，減少系統(tǒng)中的不確定性，確保數(shù)據(jù)傳輸和處理的及時性。

任務、任務鏈deadline：TTS管理任務的截止時間，確保任務按照既定的性能標準運行。

4.調(diào)度表切換：

多模系統(tǒng)：TTS支持在不同模式下切換調(diào)度表，適應多變的系統(tǒng)需求，提高了中間件的靈活性。

5.可視化調(diào)度工具：

系統(tǒng)資源預測：TTS提供工具，如可視化調(diào)度工具，幫助開發(fā)者更好地理解和管理任務調(diào)度。

6.日志查看過濾工具：

DltViewer：集成了DltViewer，這是一個用于遠程日志查看和分析的工具，增強了用戶的日志管理能力。

ETAS TTS確定性調(diào)度通過這些功能的集成，成為了一個高度可配置、可監(jiān)控和性能優(yōu)化的中間件解決方案，為軟件定義車輛的開發(fā)和運行提供了強有力的支持。

ETAS確定性調(diào)度中間件—TTS

Time-Triggered Scheduling (TTS)中間件，專為復雜的多核心系統(tǒng)設計，以確保智能駕駛系統(tǒng)的任務能夠得到有效的全局編排和調(diào)度。這種中間件通過時間觸發(fā)、數(shù)據(jù)觸發(fā)和事件觸發(fā)的機制，為智能駕駛系統(tǒng)提供了一個可靠和確定性的運行環(huán)境，為關鍵任務鏈提供了確定性的計算、通信和端到端的時延保證。它支持多種場景和任務組合，能夠為多核SoC的系統(tǒng)提供整體規(guī)劃，確保任務的確定性執(zhí)行。這對于確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和性能至關重要，特別是在需要高度安全和實時響應的智能駕駛應用中。

Time-Triggered Scheduling (TTS) 確定性調(diào)度系統(tǒng)是為高度復雜和實時性要求嚴格的環(huán)境設計的，它通過一系列精細的機制確保任務的及時執(zhí)行和資源的高效管理。

以下是TTS系統(tǒng)關鍵特性的概述：

任務調(diào)度：TTS為周期性和非周期性任務提供了精確的激活窗口，確保它們在適當?shù)臅r間內(nèi)啟動。

資源分配：通過固定時間片的分配，TTS優(yōu)化了CPU資源的使用，提高了處理器效率。

執(zhí)行監(jiān)控：TTS嚴格監(jiān)控任務執(zhí)行時間，防止任何任務超出其預定的時間限制。

性能評估：開發(fā)者可以測量任務性能，以評估和優(yōu)化系統(tǒng)效率。

依賴管理：TTS協(xié)調(diào)任務之間的依賴關系，確保按正確順序同步執(zhí)行。

資源共享：TTS管理CPU和內(nèi)存資源的共享，任務時間片共享，避免資源訪問沖突。

多模式支持：TTS適應不同系統(tǒng)模式下的調(diào)度需求，增加了系統(tǒng)的靈活性。

預測與記錄：TTS預測資源需求并進行日志記錄，便于后續(xù)的問題追蹤和性能分析。

調(diào)度靈活性：TTS支持調(diào)度表的動態(tài)切換任務調(diào)度，提高了調(diào)度的靈活性。

可視化工具：TTS提供可視化調(diào)度工具和DltViewer，幫助開發(fā)者更好地理解和管理任務調(diào)度。

ETAS TTS中間件是一個多功能的實時任務調(diào)度系統(tǒng)，它通過時間觸發(fā)、數(shù)據(jù)觸發(fā)和事件觸發(fā)機制，實現(xiàn)了任務的精確調(diào)度和性能監(jiān)控。這個系統(tǒng)不僅提高了任務執(zhí)行的效率和準確性，還通過其靈活的調(diào)度策略，確保了系統(tǒng)的高度可靠性和韌性。

通常情況下，TTS中不管是基于時間觸發(fā)的任務調(diào)度還是基于數(shù)據(jù)觸發(fā)的任務和任務鏈調(diào)度，面向的任務都是周期性任務。

在運行時處理任務動態(tài)性的挑戰(zhàn)以及調(diào)度的關鍵點，如激活窗口設計和支持多模式系統(tǒng)，通?？梢钥梢愿爬?strong>時間觸發(fā)和非時間觸發(fā)。

非時間觸發(fā)（如固定優(yōu)先級或最早截止日期優(yōu)先）：可能會導致所有其他任務的執(zhí)行發(fā)生變化，從而改變整個系統(tǒng)的狀態(tài)。這種調(diào)度方式在處理突發(fā)事件時具有靈活性，但也可能引入不確定性，因為任務的執(zhí)行受到其他任務和系統(tǒng)狀態(tài)的影響。

時間觸發(fā): 保持所有其他任務的執(zhí)行不變，不會引起系統(tǒng)狀態(tài)的變化。這種調(diào)度策略按照預定的時間表執(zhí)行任務，提供了更高的確定性和可預測性。它適用于那些需要嚴格時間控制的應用，如工業(yè)控制系統(tǒng)或安全關鍵的應用。時間觸發(fā)調(diào)度通過固定的激活窗口和對多模式系統(tǒng)的支持，為系統(tǒng)提供了穩(wěn)定和可靠的任務執(zhí)行環(huán)境。

2.1基于時間觸發(fā)的任務調(diào)度

TTS的時間觸發(fā)任務調(diào)度系統(tǒng)，它通過浮動窗口激活周期性任務，并為這些任務分配時間片，確保它們在指定的時間內(nèi)得到執(zhí)行。這種調(diào)度方式采用動態(tài)優(yōu)先級和FIFO（先進先出）策略，以及對任務執(zhí)行的嚴格監(jiān)控，確保關鍵任務在截止時間前被激活并釋放CPU資源給其他任務。此外，系統(tǒng)支持多模式操作，允許在不同的核心上調(diào)度同一進程（SWC）的Runnable，以及通過線程池為Runnable分配線程，并提供性能測量接口。

基于時間觸發(fā)的任務調(diào)度可以實現(xiàn)以下目標：

1.周期任務動態(tài)激活窗口：通過精確的激活時間窗口，確保系統(tǒng)中的周期性任務既能按照預定的時間表執(zhí)行又有一定的靈活性，從而維護系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

2.核心任務資源保障：即使增加新的軟件模塊，也不會影響已有的核心功能模塊的運行狀態(tài)。這意味著核心任務的資源分配和執(zhí)行不會受到其他任務的干擾。

3.任務執(zhí)行監(jiān)控：對任務的執(zhí)行進行監(jiān)控，確保任務按照預期執(zhí)行。如果任務執(zhí)行超出預期，錯誤處理模塊將及時上報異常。

4.性能測量通道：為開發(fā)者提供任務性能測量的通道，以便評估任務的執(zhí)行效率和性能。

5.快速集成：這種調(diào)度策略可以快速集成到已開發(fā)的軟件系統(tǒng)中，為系統(tǒng)提供更高的可靠性和實時性。

TTS（Time-Triggered Scheduling）的核心功能之一是為POSIX系統(tǒng)提供穩(wěn)定和可預測的任務執(zhí)行環(huán)境，確保任務的確定性執(zhí)行，同時提供了靈活性和可擴展性，以適應不同的系統(tǒng)需求和運行模式。以下是其關鍵特性：

浮動窗口激活周期任務：通過動態(tài)調(diào)整任務的激活窗口，TTS確保即使在系統(tǒng)負載變化的情況下，周期性任務也能夠穩(wěn)定執(zhí)行，增強了系統(tǒng)的韌性。

任務分配時間片：每個任務都被分配了一個時間片，確保它在指定的時間內(nèi)有足夠的CPU資源來執(zhí)行，從而保證任務的運行時資源。

動態(tài)優(yōu)先級：TTS使用動態(tài)優(yōu)先級機制（例如Linux中的FIFO調(diào)度）來保證任務在其時間片內(nèi)得到執(zhí)行。

任務執(zhí)行監(jiān)控：系統(tǒng)監(jiān)控任務的執(zhí)行情況，確保任務在最晚開始時間之前激活，并在截止時間之前釋放CPU資源，以供其他任務使用。

調(diào)度單位：TTS將SWC（Process）中的Runnable（Thread）作為調(diào)度單位，這些Runnable可以在不同的核心（Core）上進行調(diào)度。

線程池：通過線程池為Runnable分配線程，并提供性能測量接口，使開發(fā)者能夠監(jiān)控和評估Runnable的性能。

調(diào)度表切換：TTS支持多模式系統(tǒng)，允許根據(jù)不同的運行模式切換調(diào)度表，這些調(diào)度表包含了基于時間觸發(fā)、事件觸發(fā)和數(shù)據(jù)觸發(fā)的任務。

2.2基于數(shù)據(jù)觸發(fā)的任務鏈調(diào)度

數(shù)據(jù)觸發(fā)任務鏈調(diào)度是TTS的核心功能之一，它支持基于圖形依賴關系的任務鏈。在這個系統(tǒng)中，每個Runnable都被分配了時間片，并且它們的運行狀態(tài)不僅取決于自身的時間觸發(fā)屬性，還受到任務鏈中其他任務的影響。所有Runnable共享時間片，形成一個有向無環(huán)圖。系統(tǒng)內(nèi)部提供共享內(nèi)容機制，以及接口來保證數(shù)據(jù)在有依賴關系的Runnable之間傳遞。此外，系統(tǒng)還監(jiān)控圖的執(zhí)行時間和性能。

多任務編排示運行意圖

數(shù)據(jù)觸發(fā)任務鏈調(diào)度是TTS提供的一種調(diào)度策略，它支持基于圖狀依賴關系的任務鏈。這種策略中，每個可運行單元（Runnable）都是周期性任務，并且被分配了時間片，以確保任務鏈中的任務能夠有效地運行并訪問資源。在這個系統(tǒng)中：

每個節(jié)點都具有時間觸發(fā)屬性，其運行狀態(tài)還取決于任務圖中其他任務的運行狀態(tài)。

所有Runnable和組內(nèi)的Runnable共享時間片，以優(yōu)化資源利用。

為了避免循環(huán)依賴和潛在的死鎖，Runnable組成的圖必須是有向無環(huán)圖（DAG）。

在同一SoC內(nèi)部，提供了共享內(nèi)容機制，通過接口保證有依賴關系的Runnable之間的數(shù)據(jù)傳遞。通過集成了ETAS RTA-VRTE PIPC（共享內(nèi)存組件，冰羚的商業(yè)版）來保證Runnable之間的數(shù)據(jù)高效、安全傳輸。

圖中的Runnable（Thread）可以屬于不同的軟件組件SWC（Process）以及不同的處理器核心。

系統(tǒng)提供了圖的執(zhí)行時間監(jiān)控和性能測量功能，以確保調(diào)度的效率和效果。

此調(diào)度策略與基于事件觸發(fā)的任務鏈調(diào)度相結合，形成跨SoC的綜合調(diào)度圖。

這種調(diào)度方法為開發(fā)者提供了一個清晰的框架，用于管理和優(yōu)化在復雜的多核環(huán)境中的任務執(zhí)行。

2.3基于事件觸發(fā)任務、任務鏈調(diào)度

事件觸發(fā)任務調(diào)度則關注于處理偶發(fā)事件，無論是單個任務還是任務鏈。它的目標是確保這些任務在規(guī)定時間內(nèi)完成，而不是簡單地提高響應速度。這個系統(tǒng)也構建了一個有向無環(huán)圖，其中的Runnable可以屬于不同的SWC和核心。它還提供了任務鏈中有依賴關系的Task之間的數(shù)據(jù)緩存機制和數(shù)據(jù)同步機制。

它的核心功能包括：

支持零星事件處理：可以是單個任務或一系列任務鏈，以靈活應對不同的事件處理需求。

確保任務按時完成：重點是在規(guī)定時間內(nèi)完成任務，而不僅僅是快速響應。

有向無環(huán)圖結構：Runnable組成的任務圖必須避免循環(huán)依賴，確保任務的順利執(zhí)行。

事件分類：零星事件可以被定義為用戶級或系統(tǒng)級，以區(qū)分事件的來源和重要性。

動態(tài)資源管理：CPU資源的動態(tài)計算，確保處理零星事件的同時，不會影響其他已有任務的執(zhí)行。

跨SWC和核心的任務分配：任務鏈中的Runnable可以分布在不同的軟件組件和處理器核心上。

監(jiān)控和性能測量：對處理事件的任務鏈進行Deadline監(jiān)控和性能測量，以優(yōu)化調(diào)度效率。

數(shù)據(jù)緩存和同步：為有依賴關系的Task提供數(shù)據(jù)緩存和同步機制，確保數(shù)據(jù)的一致性。

這種調(diào)度策略為軟件定義車輛（SDV）中的事件驅(qū)動任務提供了一個可靠和高效的框架，特別適用于需要精確時間管理的自動駕駛和高級駕駛輔助系統(tǒng)。

2.31系統(tǒng)事件和用戶事件

在基于事件的調(diào)度系統(tǒng)中，當事件被觸發(fā)，系統(tǒng)的首要關注點是確定事件的處理時間。這涉及到從事件發(fā)生的那一刻起，評估系統(tǒng)上所有CPU核心的空閑時間，以確保是否有足夠的資源來處理該事件。

這種調(diào)度機制的關鍵特點是它能夠同時響應事件并及時處理，同時保證不會干擾到其他周期性任務的調(diào)度。事件被分為兩類：

系統(tǒng)事件：這類事件一旦觸發(fā)，會立即搶占其他任務的資源以開始執(zhí)行，因為它們通常具有更高的優(yōu)先級。

用戶事件：對于這類事件，系統(tǒng)會先計算所有CPU核心的空閑時間，以判斷是否有足夠的資源來處理事件。只有在資源不足以處理事件時，才會考慮搶占其他任務的資源。

這些事件的處理通常是動態(tài)的，它們只有在運行時才會被分配到具體的CPU核心。這種動態(tài)分配和資源管理確保了系統(tǒng)能夠靈活地響應各種事件，同時維持其他任務的穩(wěn)定運行。

2.4調(diào)度表切換

ETAS確定性調(diào)度系統(tǒng)能夠根據(jù)實時需求靈活切換工作模式。系統(tǒng)可以在緊急情況下迅速轉(zhuǎn)換到新模式，雖然這可能會帶來一定程度的不確定性和不可預測性。為了安全和可預測性，系統(tǒng)也可以在預定的時間點，如任務周期的開始或結束時，安全地切換到新模式，確保所有組件同步更新狀態(tài)。這種設計既滿足了即時響應的需求，也保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

時間觸發(fā)調(diào)度系統(tǒng)的模式變更

時間觸發(fā)調(diào)度系統(tǒng)的模式變更，提供了更細粒度的靈活性和動態(tài)行為：

?基本模式變更 - 一組基礎模式，例如停車、巡航控制、城市駕駛等。

?即時變更 - 新模式在觸發(fā)后盡可能快地發(fā)生。

o系統(tǒng)狀態(tài)可能是不確定的。

o缺乏所需的可預測性。

o例如，從巡航控制到駕駛員控制的緊急模式。

?延遲變更 - 在調(diào)度周期的結束或開始的預定義點，確保所有節(jié)點切換到新模式。

o系統(tǒng)狀態(tài)是安全的。

o可預測性。

o例如，從駕駛模式切換到停車模式。

2.5ETAS確定性調(diào)度中間件TTS的其它功能

TTS中間件是一個多功能的軟件框架，專為軟件定義車輛而設計。它不僅提供了強大的確定性調(diào)度能力，還包含了一系列輔助功能，以支持車輛系統(tǒng)的高效開發(fā)和運行。以下是TTS中間件的一些關鍵功能：

日志記錄：具備全面的日志記錄功能，允許用戶應用層軟件記錄事件，便于追蹤和問題診斷。

DltViewer支持：集成了DltViewer，這是一個用于遠程日志查看和分析的工具，增強了用戶的日志管理能力。

數(shù)據(jù)傳輸與共享：通過IceOryx支持，實現(xiàn)了任務鏈之間的高效數(shù)據(jù)共享，提升了數(shù)據(jù)處理的速度和可靠性。

多模式系統(tǒng)支持：能夠根據(jù)不同模式切換調(diào)度表，適應多變的系統(tǒng)需求，提高了中間件的靈活性和適應性。

AUTOSAR Adaptive集成：與ETAS AUTOSAR Adaptive（VRTE）平臺緊密集成，尤其是與PHM模塊的集成，使得任務執(zhí)行監(jiān)控結果能夠上報給PHM處理，從而增強系統(tǒng)的自我監(jiān)控能力。

配置和調(diào)度驗證工具：提供了配置工具和調(diào)度驗證工具，幫助用戶確保系統(tǒng)配置的準確性和調(diào)度策略的有效性。

eBPF性能分析工具集成：集成了eBPF性能分析工具，這是一種先進的性能分析技術，幫助用戶優(yōu)化系統(tǒng)性能。

綜上所述，ETAS TTS中間件通過這些功能的集成，成為了一個高度可配置、可監(jiān)控和性能優(yōu)化的中間件解決方案，為軟件定義車輛的開發(fā)和運行提供了強有力的支持。

2.5.1日志記錄

Log模塊中的Stamp后臺進程是一個關鍵組件，它在用戶發(fā)出指令時被喚醒。這個進程負責捕捉和記錄線程的調(diào)度狀態(tài)、狀態(tài)轉(zhuǎn)換觸發(fā)的具體時刻等重要信息，并將這些數(shù)據(jù)整理成日志文件。

Log模塊內(nèi)部流程圖

用戶隨后可以通過用戶界面查看這些詳細的日志信息，以便進行系統(tǒng)監(jiān)控和性能調(diào)優(yōu)。

Runnable實際運行狀態(tài)圖

TTS的日志模塊與ETAS AUTOSAR Adaptive（RTA-VRTE）平臺可以無縫集成，特別是與PHM模塊的交互。這樣，任務執(zhí)行監(jiān)控的結果可以傳遞給PHM處理，從而增強了系統(tǒng)的自我監(jiān)控能力。

2.5.2TTS配置工具以及調(diào)度分析工具

TTS中間件的配置工具和調(diào)度分析工具是為高效和精確的任務管理而設計的。

2.5.2.1TTS UI配置工具

TTS確定性調(diào)度中間件配備了一個定制的UI配置工具，該工具具有跨平臺的靈活性，如Ubuntu和Windows操作系統(tǒng)上獨立運行，或者作為Eclipse插件集成到現(xiàn)有的客戶現(xiàn)有的工具鏈中，提供無縫的用戶體驗和增強的工作流程效率。這個工具提供了一個直觀的界面，使用戶能夠輕松配置和管理調(diào)度任務。

如下圖所示：在軟件組件SWC（Process）中，您可以設置進程的可執(zhí)行文件信息，確保正確的程序被調(diào)用。對于Runnable（rnbl或Thread），則是配置線程或任務的細節(jié)，以便它們能夠按預期執(zhí)行。而在任務鏈（TaskChain，簡稱grp1）中，通過配置任務的序列和關系，這樣它們就能以正確的順序和方式協(xié)同工作。這些配置步驟是確保系統(tǒng)中各個部分能夠高效、準確地協(xié)同運行的關鍵。

TTS UI配置主界面

TTS UI配置——Arcs1（任務鏈的一段）

TTS UI配置——任務鏈

TTS中間件允許用戶利用圖形化界面，基于他們所配置的文件，直觀地監(jiān)控整個系統(tǒng)中Runnable的預期運行狀況。這個功能不僅可以幫助用戶提前識別出任何不合理的任務規(guī)劃，還能通過特定命令激活確定性調(diào)度模塊來跟蹤和記錄Runnable的實際運行數(shù)據(jù)，如啟動時間、運行時長以及被中斷的時間等。這些信息隨后會在UI界面中展示，使用戶能夠?qū)崟r查看并分析任務的實際運行情況，從而優(yōu)化系統(tǒng)性能和調(diào)度策略。

2.5.2.2調(diào)度狀態(tài)圖形化界面

通過這個功能，用戶可以利用現(xiàn)有的配置文件，以圖形化的方式查看整個系統(tǒng)中Runnable的預期運行狀態(tài)。這不僅有助于提前識別和解決任務規(guī)劃中可能出現(xiàn)的問題，還允許用戶通過特定命令記錄和監(jiān)控Runnable的實際運行狀態(tài)，包括啟動時間、運行時間和被強占時間等關鍵信息。

系統(tǒng)被調(diào)度的Runnable的預期運行狀態(tài)圖

支持通過勾選或鼠標選中Runnable的方式，選擇性地顯示想要觀察的Runnable的執(zhí)行情況。

2.5.2.3運行狀態(tài)監(jiān)控和分析

TTS工具也提供了一個圖形化界面，用于監(jiān)控Runnable的運行狀態(tài)。用戶可以通過命令激活確定性調(diào)度模塊，記錄所需的運行狀態(tài)信息，并通過UI界面進行查看，從而確保任務的實際運行與預期一致。

任務鏈

例如：通過勾選Runnable A、B、C、D來顯示任務鏈的執(zhí)行情況

TTS確定性調(diào)度中間件多任務編排示意圖

用戶可以使用命令來啟用確定性調(diào)度模塊，以記錄需要記錄的Runnable的運行狀態(tài)。這些狀態(tài)包括啟動時間、運行時間、被強占時間等等。通過UI界面，用戶可以查看被記錄的Runnable的實際運行狀態(tài)，從而監(jiān)控Task的執(zhí)行情況。這樣，用戶可以更好地了解系統(tǒng)中各個任務的運行情況。

Runnable實際運行狀態(tài)圖

TTS中間件的配置工具和調(diào)度分析工具提供了一個全面的解決方案，用于優(yōu)化任務的配置、監(jiān)控和分析，確保系統(tǒng)運行的高效性和準確性。這些工具的集成和使用，顯著提高了任務管理的可視化和用戶友好性，同時也增強了系統(tǒng)的可靠性和性能。

2.6 ETAS TTS中間件確定性調(diào)度的性能

TTS中間件利用其高精度的確定性調(diào)度能力，顯著提升了CPU資源的使用效率。通過這種優(yōu)化，任務能夠以0.01毫秒的高定時器精度高效執(zhí)行。在測試環(huán)境中，硬件為S32G274RDB2，操作系統(tǒng)為Linux 5.4.69，設置了不同周期的任務鏈和時間觸發(fā)任務。這些任務鏈和時間觸發(fā)任務的精確調(diào)度，確保了任務的及時完成，并最大化了CPU資源的利用。

ETAS的TTS解決方案正在與客戶Orin的Drive OS進行集成和測試部署。未來，該解決方案將根據(jù)客戶項目的具體需求，擴展對更多硬件環(huán)境的支持。此外，該解決方案還提供了硬件定時器支持，使得任務調(diào)度可以更加精確，從而有效提升系統(tǒng)性能。