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标题: [AUTOSAR通信篇] - AutoSAR通信架构 [打印本页]

作者: 石小疯    时间: 2025-2-14 23:23
标题: [AUTOSAR通信篇] - AutoSAR通信架构
  
  
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先看一张图,这是整个BSW层可以提供的服务,今天我们重点来讲一讲这个通佩服务。

整个通佩服务所包罗的模块可以分为下图所示,这张图涵盖了全部总线模块,后边的文章中我们会依次展开先容,今天我们告急讲一讲BSW层通信的三层架构,从上到下分别是通佩服务、通信硬件抽象、通信驱动。

一、通信驱动

如果接触过Arm的童鞋,应该听过库的概念。简单说就是将芯片的寄存器操作都封装称API函数,方便用户调用。这里的通信驱动也是一样,是将芯片上的关于通信的功能都封装称一个一个的API函数,供上层调用,而这些API函数是AutoSAR规定好的(通常驱动这一层叫做Mcal)。针对不同的芯片,在这一层就可以做到对上层的接口完全一致。这样的好处就是,当配置好了之后,同一个操作可以兼容全部芯片。
二、通信硬件抽象

通信硬件抽象(Communication Hardware Abstraction)能够将通信控制器的位置以及 ECU的硬件结构举行抽象化处理。对于全部的通信系统,如 LIN、CAN、FlexRay 等,都必要特定的通信硬件抽象。
以一个具体的 ECU 为例,它具有一个带有 2 个内部 CAN 通道的微控制器,以及一个带有 4 个 CAN 控制器的板载 ASIC(专用集成电路),并且该 CAN - ASIC 通过 SPI(串行外设接口)与微控制器相连。
通信硬件抽象的告急任务是提供划一的机制来访问总线通道,而无需思量其位置(是在芯片上还是在板载上)。其具有以部属性:

在实际架构中,通信驱动程序通过特定于总线的接口(比方 CAN 接口)举行访问。通信硬件抽象层包罗了如 CAN 接口、CAN 收发器驱动、外部 CAN ASIC 驱动等模块,它们协同工作,为上层软件提供了一个同一且与硬件细节无关的通信接口,使得上层软件能够更加便捷、高效地与底层硬件举行通信交互,同时也增强了系统的可移植性和可维护性,为汽车电子系统的稳定运行和功能实现奠定了结实的底子。

三、通佩服务

在汽车电子系统的软件架构里,通佩服务是一组服务于车辆网络通信(涵盖 CAN、LIN、FlexRay 和以太网等)的模块集合。它们借助通信硬件抽象层与通信驱动程序交互,任务在于为车辆网络通信提供同一接口,为网络管理提供同一服务,为诊断通信提供同一接口,同时向应用层隐藏协议与消息属性。其属性方面,实现上独立于微控制器和 ECU 硬件,部分依靠总线范例,上层接口则独立于微控制器、ECU 硬件及总线范例。
在示例图里,诸如 LdCom、Com、PduR 这类模块具备能够独立与总线相连的特性。简单来讲,不管是在哪种总线上,这些模块都是通用的。
对于此中一些模块而言,当其应用于不同总线时,又会存在一定差异。比方,总线状态管理模块,在示例图中呈现为<Bus specific>State Manager,而当具体对应到特定的总线时,就会分别表现为 CanSm(对应 CAN 总线)、EthSm(对应以太网总线)等不同形式。再比如传输控制模块<Bus specific>Transport Protocol,当它应用到特定总线时,就会相应地酿成 CanTp(对应 CAN 总线)、LinTp(对应 LIN 总线)等具体的形式。

3.1 CAN通信协议栈

先直接上图,图中蓝色模块为CAN通信协议栈独有的模块,也就是上边说的和总线相干联的模块,分別有CanSM、CanTp、CanNm
、CanIf、CanTrcv、CanDrv。

CAN 通佩服务是一组专为车辆网络中 CAN 通信系统服务的模块集合,确保车辆各电子控制单元(ECU)之间基于 CAN 总线的高效、稳定通信。其告急任务有:

CAN协议栈支持的通信范例有:

在实现方面,CAN 通佩服务独立于微控制器(μC)和 ECU 硬件,这意味着它可以在不同的硬件平台上举行移植和复用,进步了软件的通用性和可扩展性。但同时,它又部分依靠于 CAN 总线自己,比方在一些与 CAN 总线特性相干的参数设置、错误处理等方面,必要根据 CAN 总线的具体规范和要求举行适配和处理。
AUTOSAR COM(遵照 AUTOSAR 标准的通信模块)、通用 NM(网络管理)接口和诊断通信管理器这几个模块对于全部车辆网络系统是类似的,并且在每个 ECU 上仅存在一个实例。通用 NM 接口仅包罗一个调理器,不包罗其他进一步的功能。但在网关 ECU 的情况下,它还可以包罗 NM 和谐器功能,该功能答应同步多个不同的网络(类似或不同范例),以便同步叫醒或关闭它们,从而实现整个车辆网络系统的高效电源管理和协同工作。而 CAN NM 是专门针对 CAN 网络的,会根据每个 CAN 车辆网络系统举行实例化,以满足不同 CAN 网络的特定管理需求,比方网络状态监测、节点状态管理等。
通信系统特定的 Can 状态管理器(CanSM)负责处理与通信系统相干的启动和关闭特性。此外,它还控制 COM 模块的不同选项,比方发送协议数据单元(PDUs)以及监控信号超时等功能,确保 CAN 通信的可靠性和实时性,及时发现和处理通信过程中的异常情况,保障车辆网络的正常运行。
3.2 J1939通信协议栈

J1939 通佩服务是对普通 CAN 通信栈的扩展,其同样基于CAN总线传输数据(扩展帧),专门用于重型车辆的车辆网络通信。它在重型车辆的电子系统中起着关键作用,确保车辆各部件之间能够高效、可靠地举行信息交互。具体有关于J1939协议的先容我们将在后续文章中单独先容。


CanTp 与 J1939Tp 的使用场景:在 CAN 栈中有两个传输协议模块,即 CanTp 和 J1939Tp,它们可以在不同通道上交替或并行使用。CanTp 告急用于 ISO 诊断(DCM)以及在标准 CAN 总线上传输大型协议数据单元(PDU);而 J1939Tp 则用于 J1939 诊断以及在 J1939 驱动的 CAN 总线上传输大型 PDU。这样的设计使得系统能够根据不同的应用场景和需求,机动选择符合的传输协议模块,进步了系统的适应性和机动性。
J1939通信协议栈的告急特点有:

3.3 LIN通信协议栈

LIN 通佩服务是一组专门用于车辆网络中 LIN 通信系统的模块集合,在汽车电子系统的 LIN 网络通信中发挥着核心作用,确保车辆内各 LIN 节点之间能够顺畅地举行信息交互。同样的,其告急任务有:


LIN 通佩服务包罗内容有:
1、符合 ISO 17987 标准的通信栈:

2、底层 LIN 驱动:

LIN 与 AUTOSAR 集成相干内容

3.4 FlexRay通信协议栈

FlexRay 通佩服务是一组专门服务于车辆网络中 FlexRay 通信系统的模块集合,同样的,其告急任务有:


在 FlexRay 栈中有两个传输协议模块,分别是 FrTp 和 FrArTp,它们可相互替代使用。

FlexRay通信协议栈的告急特点有:

3.5 ETH通信协议栈

TCP/IP 通佩服务是一组专门针对车辆网络中采用 TCP/IP 通信系统而设计的模块集合。其告急包罗的模块有:UdpNm、EthSM、SoAd、TcpIp、EthIf、EthSwitchDrv、EthTrcv、EthDrv。以太网通信属于AUTOSAR通信架构中的高级通佩服务了,后边会单独出一个大的章节专门讲一讲以太网通信协议栈。其告急任务同样有以下两点:


ETH通信协议栈的告急特点有:

在接下来的文章中我们将对CAN通信协议栈涉及到的全部模块举行具体讲授。
参考文档: AUTOSAR_EXP_LayeredSoftwareArchitecture.pdf

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