淺析AutoSAR CP里的車載以太網業務邏輯

車載以太網通常采用OSI（開放系統互連）模型的分層結構，該模型將網絡通信劃分為七個不同的層次，每個層次負責不同的功能。以下是車載以太網的分層結構，與OSI模型的對應關系：

應用層（Application Layer）：

負責定義應用程序之間的通信和數據交換規則。

用于實現車輛應用層的數據交換，如車載娛樂系統、導航系統等。

表示層（Presentation Layer）：

主要負責數據格式的轉換、加密和壓縮等，以確保不同設備間的數據格式兼容。

在車載以太網中可能用于數據的編解碼，以便不同系統之間的通信。

會話層（Session Layer）：

管理和維護數據傳輸中的會話和連接。

可以用于車載網絡中的連接管理和狀態維護。

傳輸層（Transport Layer）：

負責數據分割、重組和錯誤檢測等，以確保數據可靠傳輸。

在車載以太網中可能用于TCP（傳輸控制協議）或UDP（用戶數據報協議）傳輸，以滿足不同應用的需求。

網絡層（Network Layer）：

負責數據的路由和尋址，確保數據能夠在網絡中正確傳輸。

在車載以太網中可能涉及IP（Internet協議）尋址和路由。

數據鏈路層（Data Link Layer）：

分為兩個子層：邏輯鏈路控制（LLC）子層和介質訪問控制（MAC）子層。

MAC子層負責幀的組裝和解析，以及訪問物理媒體的控制。

在車載以太網中，常使用Ethernet協議作為數據鏈路層的協議。

物理層（Physical Layer）：

負責實際的物理信號傳輸，包括電壓、頻率、編碼方式等。

在車載以太網中，物理層實現了數據的電氣傳輸，如使用雙絞線、光纖等傳輸介質。

簡化為如下五層分層結構：

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Someip，Someipsd，Doip位于以太第五層應用層：Someip協議，，Someipsd協議，doip協議本質上是規定了對網絡層傳遞的數據的處理，適應了不同的應用場景。在CP中，實際上Soad，SD，Doip，Soemipxf都是在實現應用層功能。

SOME/IP的業務流程：

1）SWC通過RTE接口將數據傳遞至RTE中。

2）RTE通過使用SOMEIPXF的功能實現序列化，即將SWC輸出的結構體數據序列化為字節流信號。

3）Ldcom模塊位于RTE與PDUR之間的模塊，負責將RTE中的字節流信號轉換成pdu數據傳遞給PDUR。

4）PDUR模塊作為CP中最重要的路由模塊，能實現模塊與模塊之間的PDU路由，在SOMEIP架構中，以太網通信一定要經過Soad模塊，因此PDUR實現了以太PDU數據在LDCOM與SOAD之間的路由。

5) 在上述模塊中，SOMEIP數據本質上還是以PDU的形式進行傳遞，但是以太網是以套節字（包括本地ip地址，遠程ip地址，本地port，遠程port，UDP/TCP協議）為基礎的通信。SOAD實現了在基于PDU的 AUTOSAR通信服務模塊和基于SOCKET的TCP/IP堆棧之間創建一個鏈接。為PDU選擇合適套接字進行報文的發送或者接收。

6）在Someip報文發送鏈路中，TCPIP模塊會為以太網報文增加鏈路層,網絡層,傳輸層的報文頭，鏈路層：本地的mac地址以及對端的mac地址。網絡層：本地的ip地址，對端的ip地址，傳輸層：本地的port，對端的port，TCP/UDP協議。

SOME/IP SD服務發現的流程：

1）對于SoemipSd服務發現報文的發送與接收，依然會用到Soad，TCPIP,EthIf，Eth模塊，這些模塊屬于公共模塊，無論是doip，sd還是someip都會用到這些模塊做基礎數據傳輸。

2）服務發現報文作為格式固定的報文數據，不需要用戶自定義Payload，直接發送至SD模塊進行處理，不需要通過PDUR，Ldcom等模塊。

3）SD在收到SomeipSd服務發現報文之后，通過內部的協議計算，對Soad的以太網發送進行實時控制。

DoIP的流程：

1）診斷儀或者作為診斷Client端的ECU發送的基于以太的診斷報文通過Switch能夠轉發至對應ECU中。

2）在診斷報文的收發中，Soad，TCPIP.Ethif，Eth作為公共模塊，完成數據鏈路層以及傳輸層的報文接收與發送任務。

3）Doip模塊基于以太網的通訊協議對UDS數據進行傳輸，主要實現的基于ISO13400中規定的協議功能。在Doip模塊收到Soad模塊的診斷報文后，會將診斷報文解析成對應指令通過PDUR傳輸至DCM中，DCM對該診斷指令進行處理（比如11復位指令）。注意：因為PDUR可以支持跨核信號路由，因此DCM可以與以太棧（ETH,TCPIP等）位于不同的核。

4）同時，Doip具有與SD模塊一樣的功能，能對Soad模塊中套接字進行控制，從而達到控制doip發送開關的效果。

基于以太網的網絡管理報文：

1）基于以太網的網絡管理功能由兩部分模塊組成，第一部分：以太?；A模塊Soad，TcpIp，EthIf，Eth模塊，這部分基本模塊完成以太報文接收發送基本功能。第二部分：ComM,Nm，EthSm，UdpNm，這部分是AUTOSAR中管理棧的模塊，完成通信狀態的管理。

2）UdpNm網絡管理模塊Nm和 TcpIp之間的適配層，主要用于管理NM集群中NM節點的網絡管理狀態機。UdpNm模塊的功能與CanNM類似，CanNm管理的是基于Can的Nm節點的網絡管理狀態機，而UdpNm管理的是基于UDP的Nm節點的網絡管理狀態機。

3）UdpNm在解析完Nm報文并且處理網絡管理狀態機后，將控制指令通過NM模塊傳輸至COMM模塊，最終通過EthSm模塊控制TCPIP以及Ethif模塊，從而達到控制以太報文收發開關的效果。

審核編輯：劉清