基于AUTOSAR PDUs的FlexRay網(wǎng)絡(luò)開發(fā)

1、.基于AUTOSAR PDUs的FlexRay網(wǎng)絡(luò)開發(fā) Audi正在他們最新的車型上應(yīng)用FlexRay。FlexRay網(wǎng)絡(luò)的開發(fā)使用與AUTOSAR完全兼容的PDU（協(xié)議數(shù)據(jù)單元）。PDU是應(yīng)用程序之間交換信號(hào)的數(shù)據(jù)容器，并將應(yīng)用程序和下層的通信系統(tǒng)解藕。Vector的CANoe作為處理PDU的總線分析和仿真工具，幫助Audi簡(jiǎn)化開發(fā)工作，使得Audi獲益良多。      隨著面向幀的FIBEX 2.x數(shù)據(jù)庫(kù)格式的出現(xiàn)，需要新的描述語義來定義網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)間的PDU通信。為了克服這個(gè)差距，Audi成功的開發(fā)出FIBEX+描述語義，而Vector能夠在

2、其工具中立即支持FIBEX+。受益于FIBEX+中的經(jīng)驗(yàn)，Audi在ASAM（自動(dòng)化和測(cè)量系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化組織）的FIBEX3.0標(biāo)準(zhǔn)中引入PDU。      來自Audi的持續(xù)反饋使得Vector工程師能夠在工具開發(fā)的早期階段集成入重要的PDU功能，服務(wù)包定期的發(fā)給Audi，因而可以對(duì)具有PDU通信棧的ECU進(jìn)行早期測(cè)試。Audi將他們最新的FIBEX+數(shù)據(jù)庫(kù)版本發(fā)給Vector，來保證CANoe的持續(xù)兼容。Audi和Vector的緊密合作，加速了工具的開發(fā)，并為基于FIBEX+和新的FIBEX3.0的FlexRay網(wǎng)絡(luò)提供專業(yè)的分析和開放平臺(tái)。&

3、#160;     本文將介紹PDU對(duì)FlexRay開發(fā)工具CANoe的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和功能的影響，以及Audi工程師如何從良好的工具支持中受益。網(wǎng)絡(luò)分析中的PDU層      工程師用工具來管理PDU，分析和仿真高級(jí)通信數(shù)據(jù)容器（例如，報(bào)文）所包含信號(hào)的測(cè)試。一個(gè)FlexRay幀可以包含多個(gè)PDU幀。因?yàn)閹牟季挚梢灾芷诘母淖?，相同的PDU可以被映射到多個(gè)幀中。PDU由一個(gè)特定周期中特定槽的FlexRay幀中的位置來唯一識(shí)別。Vector在CANoe中通過PDU層來識(shí)別PDU（圖1）。PDU層引入PDU對(duì)象，

4、且它位于總線和用戶接口之間。通過在CANoe中關(guān)聯(lián)合適的數(shù)據(jù)庫(kù)（FIBEX+或FIBEX3.0）來使能和禁止PDU層。如果PDU層被使能，則網(wǎng)絡(luò)通信的完整的符號(hào)數(shù)據(jù)庫(kù)解析（PDU名，信號(hào)，定時(shí)等）將在PDU層執(zhí)行。      PDU的主要屬性（由更新位定義），被從網(wǎng)絡(luò)上幀中分離出。因而，網(wǎng)絡(luò)上的幀可能同時(shí)包含有更新和沒有更新的PDU。更新位的值可以被可視化為預(yù)定義的信號(hào)或能夠被分析（例如在圖形窗口中，見圖2），默認(rèn)情況下，對(duì)于PDU進(jìn)行簡(jiǎn)單的分析和仿真；若接收到的PDU沒有被更新，則被忽略。在詳細(xì)分析中，未更新的PDU可以被顯示并傳輸?shù)椒抡婀?jié)點(diǎn)

5、。此外，包含有Payload的FlexRay幀能夠以所謂的原始幀來顯示和接收。這種基于PDU的分析功能在Audi的集成測(cè)試中被大量使用。  網(wǎng)絡(luò)仿真中的PDU層      盡管FlexRay協(xié)議定義了幀可以被周期的發(fā)送（甚至沒有任何的更新），但是PDU沒有這種屬性。如果PDU沒有被更新，接收者通常將不會(huì)識(shí)別PDU。為了周期的觸發(fā)接收者，PDU必須周期的更新。如果需要自動(dòng)的發(fā)送設(shè)置了更新位的PDU（例如，沒有明顯的數(shù)據(jù)更新），網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)者可以定義這些PDU具有周期性的定時(shí)?？紤]到這些原因，PDU層上方的IL層被開發(fā)以滿足這些要求

6、。作為FlexRay協(xié)議的擴(kuò)展，設(shè)置了更新位的（沒有被更新）PDU可以以任意的周期被循環(huán)發(fā)送。      報(bào)文計(jì)數(shù)器和校驗(yàn)和的檢查被Audi另外定義，但是這是PDU的可選驗(yàn)證屬性。實(shí)際上，為了簡(jiǎn)化殘余總線的仿真，PDU的更新位、報(bào)文計(jì)數(shù)器和校驗(yàn)和，通過交互層而獨(dú)立于CANoe中的應(yīng)用。因而，工程師可以將注意力放在設(shè)置合適的信號(hào)值上。進(jìn)一步的使用案例是為了測(cè)試ECU的反應(yīng)，在殘余總線仿真中注入故障。因而，CANoe中的每一個(gè)自動(dòng)功能能夠被禁止，并且交互層能夠被用于故障注入。      和ECU通信

7、的仿真依賴于特定事件的發(fā)生（基于事件的仿真）。最為重要的事件之一是從總線上接收到報(bào)文或信號(hào)值的改變。在這種情況下，由PDU層觸發(fā)PDU接收和信號(hào)改變指示。 性能方面      當(dāng)接收到FlexRay幀時(shí)，PDU將被從幀中抽取出來，并給應(yīng)用層發(fā)出指示。相同的PDU可以被包含在不同的幀中。因而，由PDU層實(shí)現(xiàn)PDU從幀中分離。這些過程被高度的優(yōu)化。在發(fā)送PDU時(shí)，它們必須被存儲(chǔ)在合適的幀中。PDU根據(jù)當(dāng)前（周期）時(shí)間可以被放置在不同的幀中，或一組不同的PDU可以被放置于一個(gè)幀中。這導(dǎo)致了PDU映射到FlexRay幀中是高度的時(shí)間相關(guān)并復(fù)雜

8、。如果這個(gè)過程不足夠快，幀槽將丟失。為了獲得最好的性能，Vector在FlexRay的VN系列接口卡硬件中實(shí)現(xiàn)那些功能。測(cè)試基于PDU的網(wǎng)絡(luò)      Audi和它的一級(jí)供應(yīng)商也從CANoe的AUTOSAR功能中受益。這包括為了測(cè)試ECU的AUTOSAR通信棧的通信性能測(cè)試（尤其是PDU路由）。這里，能夠比較真實(shí)的總線實(shí)體（原始幀）和符號(hào)解釋（PDU抽象級(jí)別）是非常重要的。這幫助Audi的工程師能夠在早期發(fā)現(xiàn)原始幀中的不正確PDU或更新位的位置。測(cè)試可以被分為兩類：一類是應(yīng)用層的發(fā)送行為可以使用更新過的PDU來檢查；第二類是信號(hào)的完整性可以根據(jù)應(yīng)用來驗(yàn)證。Audi的工程師已經(jīng)在早期的開發(fā)過程中檢測(cè)出不正確的PDU更新定時(shí)。CANoe的PDU測(cè)試功能集完全支持這些測(cè)試。此外，對(duì)于激勵(lì)和響應(yīng)的觀察，PDU可以由信號(hào)（輸入面板），更高層的協(xié)議（傳輸，診斷），或被殘余總線仿真（CAPL，MATLAB模型等）來交互式放送（PDU面板）。結(jié)論      基于PDU的通信，不僅僅用于轉(zhuǎn)變情況下，例如從CAN轉(zhuǎn)向FlexRay網(wǎng)絡(luò)，也用于全新的FlexRay開發(fā)。Audi根據(jù)FIBEX+