怎么遠程調試在Linux車機中的應用

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導讀

在軟件開發過程中，調試是必不可少的環節，嵌入式操作系統的調試與桌面操作系統的調試相比有很大差別，嵌入式系統的可視化調試能力比桌面操作系統要弱一點。對于導航這種業務場景比較復雜的程序開發，可視化調試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塊交互出現的問題，提高開發過程中的調試效率。

遠程調試是真機調試中最便捷的一種，開發者只需借用在PC端強大的調試器就能完成業務場景的調試。

背景

Thrift是一種接口描述語言和二進制通訊協議，它被用來定義和創建跨語言的服務，是一種RPC（遠程過程調用）通信框架，由Facebook為“大規模跨語言服務開發”。在車機系統中，各模塊之間也可以使用Thrift通信框架進行通信。導航作為一個單獨的為進程提供服務的模塊，只提供導航相關的業務以及地圖渲染的能力，導航的HMI界面是車機系統中統一的操作界面，系統HMI界面與導航之間的交互接口則是通過已經定義好的接口描述語言（IDL），使用自動化工具生成本地可調用的接口，然后使用Thrift框架傳輸完成系統HMI與導航之間的通信。

調試手段

為了開發過程中調試方便，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模擬命令發送工具，模擬工具是作為客戶端連接導航提供的服務，這樣能在PC端模擬發送命令，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，有多個交互的場景無法模擬。

• 無法操作地圖HMI，也看不到HMI界面顯示以及過程中的反饋。

• 無法滾動地圖，后面接了Win32上面的鼠標事件，能用鼠標實現滾動，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設備，如導航過程中沒有導航音，無法使用USB等。 

• PC端拿不到車機中的數據，比如車身數據、GPS信號等。

調試方案優化

針對當前調試手段存在的以上問題。我們對調試方案進行了優化，我們可以借助車機中系統HMI來與導航進行交互。實現了使用車機環境中的信號對PC端導航業務場景進行調試。主要有以下幾點功能：

1.PC端模擬器接收車機發來的信號

在該項目中，導航的相關業務都是作為服務端向車機中其他模塊提供服務，在車機系統中，系統HMI連接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，這個導航服務并不實現真正的導航業務，而是啟動了一個空服務，讓車機中其他模塊能成功建立連接，同時Sandwich作為客戶端連接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負責接收車機發送過來的業務請求，并將請求轉發給PC端模擬器，這樣PC端模擬器就能接收到車機中的信號，收到的業務請求并做處理再將處理結果通過Thrift反饋到車機端。

這個流程我們打通了車機中信號發送到PC端模擬器，并可以將處理完的數據反饋給車機端。

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，一個使用車機信號調試PC端導航程序的環境基本完成了。已經能實現車機信號與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界面，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，比如點擊地圖上某個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

車機中的導航正常運行，當導航接收到系統模塊業務請求時，先是車機導航進行處理，處理完畢后將信號轉發到PC端處理，這種方案兩端導航業務邏輯并行運行，復雜的業務場景下，兩端會同時跟車機進行交互，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。

• 將車機中渲染的數據投射到車機端

在這里我們可以將PC上程序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接收到一幀地圖像素數據后，負責將此幀數據渲染到車機屏幕上，此時車機中呈現的效果跟PC端一致。在該項目中我們采用了這一方案，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，發送給車機的數據也會很多，頻繁的數據發送可能會帶來一定的性能開銷，表現上可能會出現延遲。這里可以使用降低圖像質量來減少圖像數據，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分辨率圖像傳輸大小能控制在30-50k左右。

小結

基于車機系統中Thrift通信框架，實現的這套遠程調試方案，實質是在車機中使用Sandwich程序接管車機系統中與導航有交互的全部接口處理，通過RPC通信轉發，實現了使用真實車機信號調試導航的目的。有了這套調試環境，我們甚至可以直接在真車上邊路測邊調試，跟以前的路測拿Log回來分析、重現相比，整個調試過程，簡單，便捷，直觀。大大提高了開發效率。

基于RPC通信的特性，我們還可以對調試方案再進一步優化，可以加入多客戶端調試功能，使用同一臺車機環境，不同的模塊負責人可以同時進行復雜業務場景的聯合調試。

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