AUTOSAR中通信方式如何协同工作?

汽车   2025-01-21 22:50   上海  
AUTOSAR常见的通信方式
Inter-ECU Communication
不同 ECU 之间借助车载总线网络,如 CAN、FlexRay、Ethernet 等进行数据交换,由 AUTOSAR 的 Com 模块负责配置和管理通信协议。
Intra-ECU Communication
同一 ECU 内软件组件间的通信,在单个 ECU 的内存和资源范围内完成。
Virtual Functional Bus, VFB
AUTOSAR 提供的抽象层,用于模拟软件组件(SWC)之间的通信,独立于底层物理 ECU 硬件。
Inter - Partition Communication
同一 ECU 中不同分区的软件组件之间的通信,分区用于隔离不同任务或功能模块。
Intra - Partition Communication
同一分区内不同软件组件(SWCs)之间的通信。
Inter - Task Communication
同一分区中不同任务之间的通信,由操作系统调度,不同时间被激活。
Intra - Task Communication
同一任务内不同可运行实体(Runnables)之间的通信。
Time - Triggered Communication
基于精确时间调度的通信方式,每条消息在特定时间点传输。
Event - Triggered Communication
基于数据变化或事件发生触发数据传输,传感器检测到环境变化等事件时,触发数据发送到控制器。
如何协同工作?
在 AUTOSAR 架构中,多种通信方式通过分层架构、时间触发与事件触发机制、网关协调、信号与数据转换等方式协同工作,具体如下:

基于分层架构

AUTOSAR 采用分层架构,通信相关的功能被分层实现,如物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层等。不同的通信方式在各自的层次上发挥作用,并通过标准的接口和服务进行交互。例如,CAN、LIN 等总线通信方式主要在物理层和数据链路层进行数据传输,而基于以太网的通信则在更高的网络层和传输层实现更复杂的数据交互,它们通过 AUTOSAR 定义的标准接口实现上下层之间的协同。
AUTOSAR 定义了标准化的服务和接口,使得不同通信方式的软件组件能够相互通信和协作。比如,应用层的软件组件通过标准化的通信服务接口,无需了解底层具体是使用 CAN 还是 FlexRay 等通信方式来发送和接收数据,底层的通信驱动则负责将数据按照相应通信方式的协议进行打包和传输,实现了不同通信方式在软件层面的协同。

基于触发机制

一些通信方式如 FlexRay 采用时间触发机制,将时间划分为固定长度的周期和时隙,各个节点按照精确的时间表进行数据发送和接收。其他通信方式如 CAN 也可以通过配置与 FlexRay 的时间触发机制进行同步,例如在某个特定的时间周期内,CAN 网络和 FlexRay 网络同时进行关键数据的更新和交互,确保整个系统中数据的一致性和及时性。
除了时间触发,AUTOSAR 中的通信也有事件触发方式,如 LIN 总线常用于连接一些对实时性要求不高的从设备,通常由主设备通过事件触发来轮询从设备的状态或发送指令。而在整车系统中,事件触发的 LIN 通信可以与时间触发的其他通信方式(如 FlexRay 或 CAN)协同工作。例如,当 LIN 总线上的某个传感器检测到特定事件发生时,通过 LIN 总线将事件信息发送给主节点,主节点再根据需要在合适的时间点通过 CAN 或 FlexRay 网络将相关数据转发给其他需要的 ECU。

基于网关

网关是连接不同通信网络的关键设备,它能够实现不同通信协议之间的转换。例如,在汽车中,网关可以将来自 CAN 网络的信号转换为以太网格式,以便在基于以太网的多媒体系统或高级驾驶辅助系统中进行处理和传输,反之亦然,从而实现了不同通信方式网络之间的数据互通。
网关还可以根据预设的规则对数据进行过滤和路由。它可以根据数据的优先级、来源和目的地等信息,决定是否将数据从一个网络转发到另一个网络,以及选择合适的路径进行传输。比如,对于一些紧急的安全相关数据,网关会优先将其从低速的 CAN 网络转发到高速的 FlexRay 网络,以确保数据能够快速到达需要的 ECU。

基于信号与数据转换

不同的通信方式可能支持不同类型和格式的信号,AUTOSAR 通过信号映射和转换机制来实现协同。例如,在将模拟信号通过 CAN 总线传输时,需要将模拟信号转换为数字信号并按照 CAN 协议进行编码;而在接收端,再将数字信号转换回模拟信号供相应的设备使用。对于不同分辨率或精度的信号,也会进行相应的转换和适配,以保证数据在不同通信方式之间传输的准确性和一致性。
在汽车电子系统中,多个传感器可能通过不同的通信方式将数据传输到中央处理单元,中央处理单元会对这些来自不同通信网络的数据进行融合处理。例如,来自摄像头传感器的图像数据通过以太网传输,而来自雷达传感器的距离和速度数据通过 CAN 或 FlexRay 传输,中央处理单元会将这些数据进行融合,然后根据不同 ECU 的需求,再通过相应的通信方式将处理后的数据分发给各个需要的 ECU,实现了不同通信方式在数据处理和分发层面的协同。
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