(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211390456.4 (22)申请日 2022.11.08 (71)申请人 南京朝鹿鸣科技有限公司 地址 210001 江苏省南京市秦淮区永智路5 号南京白下高新技术产业开发区科技 创业研发孵化综合楼(五号楼)F栋 420-422室 (72)发明人 袁怒龙　张擎昱　杨保峰　黄文轩　 胡世杰　 (74)专利代理 机构 深圳市创富知识产权代理有 限公司 4 4367 专利代理师 潘霞 (51)Int.Cl. G06F 9/455(2006.01) G06F 9/445(2018.01) (54)发明名称 用于边缘计算的嵌入式抽象虚拟机系统 (57)摘要 本发明公开了用于边缘计算的嵌入式抽象 虚拟机系统， 涉及虚拟机技术领域， 包括将嵌入 式虚拟机的体系结构抽象为为基础结构、 应用横 切层两大部分； 基础结构分为处理器层、 虚拟硬 件平台层、 平台抽象层、 逻辑程序层， 处理器层通 过抽象嵌入式系统的底层处理器实现； 虚拟硬件 平台层抽象出电路板和处理器层等底层硬件， 平 台抽象层将底层硬件和操作系统组合中抽象出 逻辑程序层。 本发明中， 分层设计提供系统稳定 性和弹性， 也减少开发人员需要记住的信息量， 本发明提高了开发人员的生产力并提高新软件 的质量、 可靠性和稳健 性。 权利要求书1页 说明书5页 附图1页 CN 115495201 A 2022.12.20 CN 115495201 A 1.用于边 缘计算的嵌入式抽象虚拟机系统， 其特 征在于， 包括: 将嵌入式虚拟机的体系结构抽象为 为基础结构、 应用横切层两大部分； 基础结构分为处 理器层、 虚拟硬件平台层、 平台抽象层、 逻辑 程序层； 处理器层通过抽象嵌入式系统的底层处理器实现； 每一个平台抽象层包含一个处理 器， 并负责用户对处 理器及其外围设备的期望配置； 虚拟硬件平台层抽象出电路板和处 理器层； 平台抽象层将底层硬件和操作系统 组合中抽象出逻辑 程序层。 2.根据权利要求1所述的用于边缘计算的嵌入式抽象虚拟机系统， 其特征在于， 虚拟硬 件平台将应用程序与硬件细节结合， 将特定与电路板的功能封装在通用驱动程序和通用 API中， 允许应用程序与底层硬件更改分离 。 3.根据权利要求1所述的用于边缘计算的嵌入式抽象虚拟机系统， 其特征在于， 所述硬 件平台层由驱动程序、 HAL驱动程序、 驱动程序注 册表、 寄存器、 虚拟硬件平台组成。 4.根据权利要求1所述的用于边缘计算的嵌入式抽象虚拟机系统， 其特征在于， 所述虚 拟平台层包括启动排序器、 C /C++运行时库、 事 件调度中心、 计时器管理、 虚拟平台。 5.根据权利要求3所述的用于边缘计算的嵌入式抽象虚拟机系统， 其特征在于， 所述驱 动程序定义基本驱动程序接口和默认驱动程序类型， 并为通信总线驱动程序GPIO、 I2C、 LED、 SPI、 系统时钟、 计时器提供基本 接口。 6.根据权利要求5所述的用于边缘计算的嵌入式抽象虚拟机系统， 其特征在于， 基本驱 动程序接口定义star t、 stop、 restar t、 started的方法并返回驱动程序的注 册类型id。 7.根据权利要求1所述的用于边缘计算的嵌入式抽象虚拟机系统， 其特征在于， 处理器 层由架构结构和引导处 理程序组成； 处理器层的引导处理程序， 在各个嵌入式系统通电时， 嵌入式虚拟机的第一个控制上 下文为处 理器， 每个处理器设定特定的启动顺序、 启动要求和适用的限制； 处理器特定的启动代码再讲控制权移交到硬件平台层启动序列器已继续启动过程之 前的执行。 8.根据权利要求7所述的用于边缘计算的嵌入式抽象虚拟机系统， 其特征在于， 处理器 层的架构接口包括PIC底层架构、 A VR底层架构、 MIP S底层架构、 ARMv8底层架构。 9.根据权利要求1所述的用于边缘计算的嵌入式抽象虚拟机系统， 其特征在于， 平台抽 象层代表一组提供特定功能和职责的平台接口， 涵盖底层硬件和RTOS提供的功能， 同时配 置逻辑程序所需的底层硬件和逻辑组件之间的特定连接； 平台抽象层的提供基础的抽象接口， 用户可扩展平台抽象并在多个平台实现上重用， 基础的底层抽象包 含虚拟实时操作系统、 虚拟驱动模型、 语言运行时三大关键 部分。 10.根据权利要求9所述的用于边缘计算的嵌入式抽象虚拟机系统， 其特征在于， 虚拟 实时操作系统化是对于底层RTOS的抽象， 由底层RTOS实现标准 化接口的接入配置； 虚拟驱动模型构建虚拟机系统的通用驱动程序接口的定义和一个DriverRegistry驱 动注册对象用于访问平台抽象层上 可用的驱动程序， 而无需耦合到特定的底层设备。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115495201 A 2用于边缘 计算的嵌入式抽象虚拟机系统 技术领域 [0001]本发明属于虚拟机技 术领域， 具体涉及用于边 缘计算的嵌入式抽象虚拟机系统。 背景技术 [0002]目前， 每个嵌入式系统设计都是定制的， 交付的嵌入式设备都建立在各系统供应 商的SDK之上， 固件应用程序中缺乏抽象层， 导致程序与底层处理器、 电路板和电子组件紧 密的耦合在一起。 当开发者需要更新固件以适配新的处理器或电子元器件时， 将产生的固 件程序更改是灾难性的。 整个应用程序通常需要重写并移 植新的供应商SDK和新的RTOS 。 随 着芯片定时报废以及系统周围供应链波动性的增加， 我们需持续投入大量资源将固件程序 与底层硬件脱钩。 [0003]保持嵌入式系统软件的可移植性、 可重用性最困难的方面是对底层硬件平台的依 赖。 每个嵌入式系统在处理器和外 围设备的组合方面都是独一无二的。 在开发嵌入式软件 时， 如果不使用抽象层， 应用程序将与处理器、 电路板和  RTOS 耦合。 在许多情况下， 迁移到 新的处理器或电路板会触发大规模的软件重写和计划延迟。 发明内容 [0004]本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点， 而提出的用于边缘计算的嵌入 式抽象虚拟机系统。 [0005]为了实现上述目的， 本发明采用了如下技 术方案： 设计用于边 缘计算的嵌入式抽象虚拟机系统， 包括: 将嵌入式虚拟机的体系结构抽象为 为基础结构、 应用横切层两大部分； 基础结构分为处 理器层、 虚拟硬件平台层、 平台抽象层、 逻辑 程序层； 处理器层通过抽象嵌入式系统的底层处 理器实现； 虚拟硬件平台层抽象出电路板和处理器层 等底层硬件； 虚拟硬件平台将应用程序 与硬件细节结合， 将特定与电路板的功能封装在通用驱动程序和通用API中， 允许应用程序 与底层硬件更改分离； 平台抽象层将底层硬件和操作系统组合中抽象出逻辑程序层； 平台抽象层代表一 组提供特定功能和职责的平台接口， 涵盖底层硬件和RTOS提供的功能， 同时配置逻辑程序 所需的底层硬件和逻辑组件之间的特定连接 。 [0006]进一步的， 每一个平台抽象层包含一个处理器， 并负责用户对处理器及其外围设 备的期望配置 。 [0007]进一步的， 所述硬件平台层由驱动程序、 HAL驱动程序、 驱动程序注册表、 寄存器、 虚拟硬件平台组成。 [0008]进一步的， 所述虚拟平台层包括启动排序器、 C/C ++运行时库、 事件调度中心、 计时 器管理、 虚拟平台。 [0009]进一步的， 所述驱动程序定义基本驱动程序接口和默认驱动程序类型， 并为GP IO、说　明　书 1/5 页 3 CN 115495201 A 3