如何實現Linux環境和CANoe工具之間的數據交互

在汽車軟件的開發周期中，基于POSIX標準的操作系統（如Linux）廣泛應用于AUTOSAR Adaptive平臺的ECU原型開發、算法或功能評估中。

該領域的嵌入式軟件開發人員通常傾向于在運行Linux系統（如Ubuntu/Debian）的虛擬機中進行開發，因為它提供了與嵌入式平臺相似的可訪問的接口和組件。

Vector提供的CANoe軟件是進行網絡/總線和ECU開發、測試和分析的全面工具，支持總線網絡開發從需求分析到系統實現的全過程，包括模型創建、仿真、測試、診斷及通信分析等。

但和大多數網絡開發工具一樣只適用于Windows操作系統，因此開發人員需要考慮如何實現Linux環境和CANoe工具之間的數據交互。

圖1:CANoe與被測軟件的虛擬化執行環境

為了滿足用戶多樣化虛擬執行環境的測試需求，除了CANoe以外，Vector還提供了專注于SIL測試的CANoe4SW，可以對軟件組件、軟件子系統以及整個軟件系統進行開發，測試和分析。

以及面向服務器版本的CANoe4SW SE（CANoe4SW Server Edition），支持Linux或Windows服務器環境運行CANoe工程，支持Docker容器化運行。

本文主要介紹CANoe與虛擬機通過以太網交互的幾種常用方法。

01

Shared Networking

共享意味著CANoe和被測應用程序共享主機的TCP/IP協議棧，這種方式在使用WSL（Windows Subsystem for Linux）時最為便捷。WSL有WSL2和WSL1兩個版本，主要區別在于WSL2使用了真實的 Linux 內核、支持完整的系統調用兼容性以及跨 Linux 和 Windows 操作系統的性能。

接下來以WSL2環境為例演示虛擬機與CANoe基于Shared Networking的通信配置過程。在CANoe端需要創建一個UDP通信節點，將其TCP/IP Stack配置為使用操作系統的網絡協議棧，然后通過CAPL函數創建socket通過本地環回地址（127.0.0.1）實現UDP報文的發送和接收；在WSL2端無需特殊配置，可直接通過指令去監聽UDP報文并向CANoe發送UDP數據。通信過程如下圖。

圖2: CANoe與WSL2通信過程

這種方式配置簡單，但是無法直接在CANoe的Trace窗口中顯示通信數據，并且可能會受到主機上其他應用程序的串擾，另外Windows防火墻也可能會抑制通信流量。

Shared Networking同樣也適用于其他的虛擬化工具，如VMware Workstation、Virtual Box等。只是需要一些額外配置，對于其他虛擬化環境更推薦使用后面介紹的方式。

02

Virtual Ethernet Link

該方式適用于運行Linux虛擬機的各種虛擬化環境，如VMware Workstation 和Microsoft Hyper-V。接下來以VMware環境為例介紹其配置過程。

安裝Vector Network Driver

在CANoe的安裝路徑下包含有該驅動的安裝程序（參考路徑：C:Program FilesVector CANoe 16.3.110Installer Additional ComponentsVector Network Driver），以管理員權限安裝即可。

安裝Microsoft環回適配器

在Window搜索欄中輸入“hdwwiz”打開添加硬件配置選項，選擇手動從列表中選擇硬件安裝，在硬件類型中選擇“網絡適配器”，在下一步中廠商選擇“MicroSoft”，型號選擇“Microsoft KM-TEST環回適配器”進行安裝。

安裝完成之后就可以在PC的網絡連接中查看到Microsoft環回適配器了。

圖3：安裝環回適配器

將Microsoft環回適配器映射到VM

打開VMware Workstation，在編輯菜單下打開虛擬網絡編輯器，選擇VMnet0并將其橋接到Microsoft環回適配器。

圖4：配置橋接模式

配置CANoe使用Microsoft環回適配器

在CANoe界面，Hardware -> Network Hardware-> Ehernet channel-> Hardware Type中選擇Microsoft環回適配器。

圖5：配置使用網卡

所有配置完成之后，來自CANoe中的以太網數據就可以通過映射的以太網鏈路發送到VMware中，同樣VMware中的以太網數據也可以發送給CANoe。

以VMware中Ubuntu環境為例，驗證CANoe與Ubuntu之間的通信鏈路，過程如下圖。

圖6: CANoe與Ubuntu通信過程

03

TUN/TAP Server

CANoe從15.0版本開始，新增了Virtual Link（TUN/TAP）功能，支持使用TUN/TAP設備驅動程序將VM虛擬的網絡設備連接到CANoe進行仿真。這種模式的通信是雙向的，并且CANoe支持工作在真實總線及仿真總線模式下。

圖7: TAP功能示意

主要配置過程如下。

配置TUN/TAP Server

一是需要在本地Linux環境中編譯TAP server，二是編譯完成后需要在VM中創建虛擬的TAP設備，具體過程可以參考CANoe幫助文檔的說明。

圖8：TAP server配置

以VMware中CentOS7環境為例，演示下TAP server配置的具體過程：

圖9: CenOS7中TAP server配置示例

CANoe中激活Virtual Link

在CANoe中打開Option頁面，激活virtual link并選擇TAP server映射的網絡。

圖10：CANoe中激活TAP server配置

CANoe中UDP通信配置

在CANoe中創建一個UDP通信節點，配置其TCP/IP stack信息。

圖11：TCP/IP stack配置

所有配置完成后，運行CANoe就可以在write窗口查看到“Tap Server Discovery on 192.168.24.255:33000”及“Connected to Tap Server 192.168.24.131:35802”的信息，表明CANoe與TAP server端的配置已經完成并建立了連接。為了驗證虛擬機與CANoe之間的通信，可以通過Ping指令或者UDP API去進行驗證，結果如下。

圖12: CANoe與TAP server通信過程

審核編輯：劉清