Classic Autosar下的以太网通讯架构概览

mengmianren

前言

为了让汽车更加智能，智能网联和智能驾驶功能喷涌而出。满足这些需求，就对传统的以CAN通信为核心的电子电器架构带来严峻的考验。对网络负载，传输速率等方面都提出了更为严格的挑战。同时，随着汽车电动化进程的加速推进，人们对汽车音视频系统的需求越来越高，外部电子产品控制车辆以及彼此交互的场景不断扩大，对网络带宽也提出了更大的挑战。由此，车载以太网应运而生。以太网的首要优势在于支持多种网络介质，同时物理介质与协议无关，因此以太网可以在汽车领域做相应的调整与拓展，形成完整的车载以太网协议。本文简要介绍Classic Autosar下的以太网通信架构。



1.AUTOSAR中以太网功能架构概览

在Classic Autosar架构体系下，以太网功能业务涉及大量模块。

1）Someip业务相关的模块：Eth，Ethif，TcpIp，Soad，Pdur，SomeipXf，LdCom，rte。

2）SoemipSd业务相关的模块：Eth，EthIf，Tcpip，Soad，Sd，Bswm。

3）Doip诊断业务相关的模块：Eth，EthIf，Tcpip，Soad，Doip，Pdur，Dcm。

4）网络管理状态处理业务相关的模块：Tcpip，Ethif，Nm，ComM，UdpNM。

上述模块共同协作，完成了基于以太网的SomeIp，服务发现，网络管理，诊断 四大功能。



CP以太网模块架构图

2.CP以太网模块与以太网协议

以太网是一种使用十分广泛的协议，由标准的七层架构组成，但CP中的以太网其实仅用了5层协议，那么CP 以太网的模块是如何与以太网协议形成对应的呢？



车载以太网分层协议架构图

以太网第一层是物理层，既可以理解为硬件层，在MCU的软硬件系统中由Phy芯片完成。Phy芯片能对模拟信号与数字信号进行转换，接收报文时，将模拟信号转换成数字信号给MCU芯片处理；发送报文时，将数字信号转换成模拟信号发送至以太网总线上。
以太网第二层是数据链路层。链路层即Mac层，规定了数据帧能被网卡接收的条件，最常见的方式是利用利用网卡的 MAC 地址，发送方会在欲发送的数据帧的首部加上接收方网卡的 MAC 地址信息，接收方只有监听到属于自己的 MAC 地址信息后，才会去接收并处理该数据。在CP中，位于Mcal层的ETH模块实现了MAC功能，即对于对端与本地Mac地址的处理。
以太网第三层是网络层。每一台搭载了以太网的ECU都需要定义ip地址，主机的网络地址该如何定义，以及如何在网络地址和 MAC 地址之间进行映射，即 ARP 协议；网络层实现了数据包在ECU之间的传递。网络层的功能由tcpip模块完成。
以太网第四层是传输层。传输层主要是实现UDP以及TCP协议功能，在一个ECU内可能存在不同的应用程序，这些程序可能会使用到不同的IP地址，那么传输层就能区分数据包是属于哪个应用程序的，即传输层可以实现数据包端到端的传递，即ECU1的应用程序至ECU2的应用程序。传输层的功能由TCPIP模块完成。
Someip，Someipsd，Doip位于以太第五层应用层：Someip协议，，Someipsd协议，doip协议本质上是规定了对网络层传递的数据的处理，适应了不同的应用场景。在CP中，实际上Soad，SD，Doip，Soemipxf都是在实现应用层功能。
3.以太网架构完成的主要功能

3.1 Someip业务报文收发



                                                                Someip报文收发架构图

1）SWC通过RTE接口将数据传递至RTE中。

2）RTE通过使用SOMEIPXF的功能实现序列化，即将SWC输出的结构体数据序列化为字节流信号。

3）Ldcom模块位于RTE与PDUR之间的模块，负责将RTE中的字节流信号转换成pdu数据传递给PDUR。

4）PDUR模块作为CP中最重要的路由模块，能实现模块与模块之间的PDU路由，在SOMEIP架构中，以太网通信一定要经过Soad模块，因此PDUR实现了以太PDU数据在LDCOM与SOAD之间的路由。

5) 在上述模块中，SOMEIP数据本质上还是以PDU的形式进行传递，但是以太网是以套节字（包括本地ip地址，远程ip地址，本地port，远程port，UDP/TCP协议）为基础的通信。SOAD实现了在基于PDU的 AUTOSAR通信服务模块和基于SOCKET的TCP/IP堆栈之间创建一个链接。为PDU选择合适套接字进行报文的发送或者接收。

6）在Someip报文发送链路中，TCPIP模块会为以太网报文增加链路层,网络层,传输层的报文头，链路层：本地的mac地址以及对端的mac地址。网络层：本地的ip地址，对端的ip地址，传输层：本地的port，对端的port，TCP/UDP协议。

3.2 服务发现SomeipSd报文收发



SomeipSd报文收发架构图

1）对于SoemipSd服务发现报文的发送与接收，依然会用到Soad，TCPIP,EthIf，Eth模块，这些模块属于公共模块，无论是doip，sd还是someip都会用到这些模块做基础数据传输。

2）服务发现报文作为格式固定的报文数据，不需要用户自定义Payload，直接发送至SD模块进行处理，不需要通过PDUR，Ldcom等模块。

3）SD在收到SomeipSd服务发现报文之后，通过内部的协议计算，对Soad的以太网发送进行实时控制。

3.3 基于以太网的诊断报文收发



以太网诊断报文收发架构图

1）诊断仪或者作为诊断Client端的ECU发送的基于以太的诊断报文通过Switch能够转发至对应ECU中。

2）在诊断报文的收发中，Soad，TCPIP.Ethif，Eth作为公共模块，完成数据链路层以及传输层的报文接收与发送任务。

3）Doip模块基于以太网的通讯协议对UDS数据进行传输，主要实现的基于ISO13400中规定的协议功能。在Doip模块收到Soad模块的诊断报文后，会将诊断报文解析成对应指令通过PDUR传输至DCM中，DCM对该诊断指令进行处理（比如11复位指令）。注意：因为PDUR可以支持跨核信号路由，因此DCM可以与以太栈（ETH,TCPIP等）位于不同的核。

4）同时，Doip具有与SD模块一样的功能，能对Soad模块中套接字进行控制，从而达到控制doip发送开关的效果。

3.4 以太网的网络管理状态处理



以太网网络管理架构图

1）基于以太网的网络管理功能由两部分模块组成，第一部分：以太栈基础模块Soad，TcpIp，EthIf，Eth模块，这部分基本模块完成以太报文接收发送基本功能。第二部分：ComM,Nm，EthSm，UdpNm，这部分是AUTOSAR中管理栈的模块，完成通信状态的管理。

2）UdpNm网络管理模块Nm和 TcpIp之间的适配层，主要用于管理NM集群中NM节点的网络管理状态机。UdpNm模块的功能与CanNM类似，CanNm管理的是基于Can的Nm节点的网络管理状态机，而UdpNm管理的是基于UDP的Nm节点的网络管理状态机。

3）UdpNm在解析完Nm报文并且处理网络管理状态机后，将控制指令通过NM模块传输至COMM模块，最终通过EthSm模块控制TCPIP以及Ethif模块，从而达到控制以太报文收发开关的效果。

注意：

对于仅基于Can的网络管理电器架构，如果需要对以太的报文收发进行控制。需要通过Bswm或者SWC基于can的网络管理状态，向COMM模块请求对应以太网通道的网络管理状态。

End

「汽车电子嵌入式在CSDN上同步推出AUTOSAR精进之路专栏，本专栏每个模块完全按实际项目中开发及维护过程来详细介绍。模块核心概念介绍、实际需求描述、实际工程配置、特殊需求介绍及背后原理、实际工程使用经验总结。目的是让读者看完每一个章节后能理解原理后根据需求完成一个模块的配置或者解决一个问题。」

shuizhonghua

基于Classic Autosar的以太网通讯架构概述：

为满足智能网联与智能驾驶日益增长的需求，汽车行业内正在寻求对传统的以CAN通信为核心的电子电器架构的升级与突破。面对网络负载和传输速率方面的挑战，车载以太网作为重要解决方案逐渐崭露头角。以太网以其灵活的网络介质支持和物理介质与协议的独立性，使得在汽车领域内可进行适当的调整与拓展，形成完整的车载以太网协议。Classic Autosar下的以太网架构旨在确保高效的数据传输和车辆智能化，为音视频系统、外部电子产品控制及车辆间的交互提供强大的网络支持，满足不断增长的带宽需求。本文将对Classic Autosar下的以太网架构进行简要介绍，包括其核心组件、工作原理及其在智能网联汽车中的应用等。

mqh0386

针对Classic Autosar下的以太网通讯架构概览，以下为简要介绍：

随着智能化汽车发展，CAN通信架构已无法满足当前智能网联与智能驾驶需求。为应对此挑战，车载以太网作为新兴技术应运而生。Classic Autosar下的以太网通讯架构以其灵活性和可扩展性著称。它支持多种网络介质，物理介质与协议相互独立，使得在汽车领域能够根据实际情况进行调整与拓展。此外，以太网的高带宽和低延迟特性，使其能够满足汽车音视频系统的高需求，以及外部电子产品对车辆控制的高标准。通过构建完整的车载以太网协议，Classic Autosar下的以太网架构为智能网联汽车的发展提供了坚实的基础。

huangguang

Classic Autosar下的以太网通讯架构概览：

随着汽车智能化、网联化、电动化的快速发展，传统CAN通信已难以满足日益增长的需求。因此，车载以太网技术应运而生，其优势在于支持多种网络介质，物理介质与协议无关。在Classic Autosar框架下，以太网通讯架构为汽车智能化提供了强有力的支持。该架构能够实现更高速的数据传输，满足音视频系统、外部电子产品控制车辆等场景的需求。此外，通过调整与拓展，可形成完整的车载以太网协议，为智能网联和智能驾驶功能提供坚实基础。本文将对Classic Autosar下的以太网进行简要介绍，分析其在汽车领域的应用与发展趋势。

落叶纷飞

在汽车行业中，随着智能网联和智能驾驶功能的飞速发展，传统CAN通信的电子电器架构已面临多方面的挑战。为了满足更高的网络负载和传输速率需求，车载以太网应运而生。Classic Autosar下的以太网通讯架构，以其灵活性和可扩展性成为应对这些挑战的关键。该架构支持多种网络介质，物理介质与协议无关的特性使其能够在汽车领域进行针对性的调整与拓展，形成完整的车载以太网协议。此架构可实现高效的车内外数据传输，支持音视频系统的高品质体验，满足外部电子产品对车辆的控制及彼此间的交互需求。总之，Classic Autosar下的以太网通讯架构是汽车智能化进程中不可或缺的一环。