遠端除錯在Linux車機中的應用

導讀

在軟體開發過程中，除錯是必不可少的環節，嵌入式作業系統的除錯與桌面作業系統的除錯相比有很大差別，嵌入式系統的視覺化除錯能力比桌面作業系統要弱一點。對於導航這種業務場景比較複雜的程式開發，視覺化除錯環境能讓我們業務場景開發事半功倍，也能快速定位導航業務與車機中其他模組互動出現的問題，提高開發過程中的除錯效率。

遠端除錯是真機除錯中最便捷的一種，開發者只需借用在PC端強大的偵錯程式就能完成業務場景的除錯。

背景

Thrift是一種介面描述語言和二進位制通訊協議，它被用來定義和建立跨語言的服務，是一種RPC（遠端過程呼叫）通訊框架，由Facebook為“大規模跨語言服務開發”。在車機系統中，各模組之間也可以使用Thrift通訊框架進行通訊。導航作為一個單獨的為程式提供服務的模組，只提供導航相關的業務以及地圖渲染的能力，導航的HMI介面是車機系統中統一的操作介面，系統HMI介面與導航之間的互動介面則是透過已經定義好的介面描述語言（IDL），使用自動化工具生成本地可呼叫的介面，然後使用Thrift框架傳輸完成系統HMI與導航之間的通訊。

 

除錯手段

為了開發過程中除錯方便，我們在PC上做了一套模擬器，能在PC上進行地圖渲染。還實現了一套在PC上使用的系統HMI模擬命令傳送工具，模擬工具是作為客戶端連線導航提供的服務，這樣能在PC端模擬傳送命令，幫助導航簡單業務的開發，但這種方式存在著以下 弊端：

• 模擬命令工具，只能模擬簡單的業務場景，有多個互動的場景無法模擬。

• 無法操作地圖HMI，也看不到HMI介面顯示以及過程中的反饋。

• 無法滾動地圖，後面接了Win32上面的滑鼠事件，能用滑鼠實現滾動，但這種方式與車機中滾動流程不一致。 

• PC端無法使用車機中的裝置，如導航過程中沒有導航音，無法使用USB等。 

• PC端拿不到車機中的資料，比如車身資料、GPS訊號等。

除錯方案最佳化

針對當前除錯手段存在的以上問題。我們對除錯方案進行了最佳化，我們可以藉助車機中系統HMI來與導航進行互動。實現了使用車機環境中的訊號對PC端導航業務場景進行除錯。主要有以下幾點功能：

1.PC端模擬器接收車機發來的訊號

在該專案中，導航的相關業務都是作為服務端向車機中其他模組提供服務，在車機系統中，系統HMI連線導航服務的地址是固定的，我們在車機中開發了一個代理--Sandwich，主要作用是啟動導航服務，這個導航服務並不實現真正的導航業務，而是啟動了一個空服務，讓車機中其他模組能成功建立連線，同時Sandwich作為客戶端連線PC端模擬器提供的導航服務，PC端的導航服務真正實現導航業務，Sandwich負責接收車機傳送過來的業務請求，並將請求轉發給PC端模擬器，這樣PC端模擬器就能接收到車機中的訊號，收到的業務請求並做處理再將處理結果透過Thrift反饋到車機端。

這個流程我們打通了車機中訊號傳送到PC端模擬器，並可以將處理完的資料反饋給車機端。

   

2.PC端模擬器向車機傳送訊號

導航也需要連線車機中其他模組提供的服務，如，獲取車身資料、獲取GPS定位訊號，將導航語音資料傳送到車機語音播放模組等。

PC端模擬器需要作為客戶端來連線車機中的服務，真正連線的是車機中Sandwich提供的服務，Sandwich作為客戶端連線車機中其他模組的服務，比如Sandwich連線Sound模組，GPS模組，CarData模組等。PC端模擬器需要使用車機裝置播放導航音，需要將播放內容傳送給Sandwich，Sandwich收到播放內容後，再傳送給車機中的Sound模組，導航音就能播放了。PC端連線車機中其他模組的工作原理也是一樣。

 

3. 將PC端模擬器中顯示的地圖投射到車機端顯示

實現了以上兩步，一個使用車機訊號除錯PC端導航程式的環境基本完成了。已經能實現車機訊號與PC進行雙向接收，但是此時導航的渲染能力還是停留在PC端，車機中還只是顯示了一個系統HMI介面，無法看到導航地圖展現的效果，這樣就會帶來一個問題，一些需要強依賴地圖的操作可能就無法精準操作，比如點選地圖上某個POI等。此時需要將PC端的展現同步到車機側。

要實現這一目的，一般我們有兩種方法：

• 車機與PC同步渲染

車機中的導航正常執行，當導航接收到系統模組業務請求時，先是車機導航進行處理，處理完畢後將訊號轉發到PC端處理，這種方案兩端導航業務邏輯並行執行，複雜的業務場景下，兩端會同時跟車機進行互動，此時可能會產生互斥，會有兩端邏輯不同步的場景，達不到預期效果。

• 將車機中渲染的資料投射到車機端

在這裡我們可以將PC上程式每渲染一幀地圖則將結果傳到車機端，由車機端Sandwich負責接收，當Sandwich接收到一幀地影像素資料後，負責將此幀資料渲染到車機螢幕上，此時車機中呈現的效果跟PC端一致。在該專案中我們採用了這一方案，這種方案中，真正的導航業務邏輯是來自PC端，車機中只是一個轉發過程，所以不會存在第一種方案中的問題。

 

但在某些特定的環境下，導航描畫會很頻繁，傳送給車機的資料也會很多，頻繁的資料傳送可能會帶來一定的效能開銷，表現上可能會出現延遲。這裡可以使用降低影像質量來減少影像資料，例如，可以使用16位或者8位BMP來傳輸，還可以壓縮傳輸，這樣1920*720解析度影像傳輸大小能控制在30-50k左右。

 

小結

基於車機系統中Thrift通訊框架，實現的這套遠端除錯方案，實質是在車機中使用Sandwich程式接管車機系統中與導航有互動的全部介面處理，透過RPC通訊轉發，實現了使用真實車機訊號除錯導航的目的。有了這套除錯環境，我們甚至可以直接在真車上邊路測邊除錯，跟以前的路測拿Log回來分析、重現相比，整個除錯過程，簡單，便捷，直觀。大大提高了開發效率。

基於RPC通訊的特性，我們還可以對除錯方案再進一步最佳化，可以加入多客戶端除錯功能，使用同一臺車機環境，不同的模組負責人可以同時進行復雜業務場景的聯合除錯。