手把手教你学AUTOSAR（四）--AUTOSAR通信机制

目录

AUTOSAR通信机制

1. 通信层（Communication Layer）

1.1 网络管理（Network Management）

1.2 协议栈实现

1.3 消息传输

1.4 数据交换

2. 应用层（Application Layer）

2.1 运行时环境（Runtime Environment, RTE）

2.2 应用层通信接口

3. 典型通信场景

3.1 CAN通信示例

3.2 LIN通信示例

总结

AUTOSAR通信机制

AUTOSAR（Automotive Open System ARchitecture）为了实现ECU（Electronic Control Units）之间的有效通信，设计了一套全面的通信机制。这些机制覆盖了从底层硬件抽象到高层应用软件的多个层面，支持多种网络技术和协议栈。以下是AUTOSAR通信机制的详细介绍：

1. 通信层（Communication Layer）

通信层位于基础软件（BSW）之中，负责实现ECU之间的数据交换。它主要包括以下几个子层：

1.1 网络管理（Network Management）

网络管理负责管理和配置ECU内部及ECU之间的网络连接，包括网络初始化、网络配置、网络监控和网络路由等。

• 网络初始化：初始化网络接口和配置参数。
• 网络配置：配置网络参数，如波特率、网络拓扑等。
• 网络监控：监控网络状态，检测网络故障。
• 网络路由：管理网络数据包的路由。

1.2 协议栈实现

协议栈实现了多种通信协议，支持不同的网络技术和通信要求。常见的协议栈包括：

• CAN（Controller Area Network）
  • 消息发送与接收：实现CAN消息的发送和接收。
  • 错误处理：处理CAN通信中的错误情况。
  • 仲裁机制：处理多个节点同时发送消息时的冲突。
• LIN（Local Interconnect Network）
  • 消息发送与接收：实现LIN消息的发送和接收。
  • 主从通信：管理LIN网络中的主从关系。
• FlexRay
  • 周期性通信：支持FlexRay的周期性通信。
  • 非周期性通信：支持FlexRay的非周期性通信。
• Ethernet
  • TCP/IP协议栈：实现TCP/IP协议栈的功能。
  • 以太网通信：实现以太网通信功能。

1.3 消息传输

消息传输组件负责实现消息的发送和接收功能，包括消息的编码、解码、路由等。

• 消息编码与解码：将应用层的数据转换成网络协议所需的数据格式。
• 消息路由：根据网络配置将消息发送到正确的接收者。
• 消息确认与重传：处理消息确认和重传机制，确保消息的可靠传输。

1.4 数据交换

数据交换组件负责管理数据在不同节点之间的交换，确保数据在正确的节点之间传输。

• 数据缓冲：为数据传输提供缓冲机制。
• 数据同步：确保数据在多个节点之间同步。
• 数据过滤：根据需求过滤不需要的数据。
• 数据压缩与加密：提供数据压缩和加密功能，提高传输效率和安全性。

2. 应用层（Application Layer）

应用层负责实现具体的应用功能，通过运行时环境（RTE）与通信层交互。

2.1 运行时环境（Runtime Environment, RTE）

RTE作为应用层和基础软件之间的桥梁，提供了以下功能：

• 数据交换：负责应用层与通信层之间的数据交换。
• 服务调用：提供应用层调用通信层服务的接口。
• 配置管理：管理应用层与通信层之间的配置信息。

2.2 应用层通信接口

应用层通过特定的接口与通信层交互，实现数据的发送和接收。常见的应用层通信接口包括：

• 信号发送（Signal Send）：用于发送信号数据。
• 信号接收（Signal Receive）：用于接收信号数据。
• 服务调用（Service Call）：用于调用通信层提供的服务。

3. 典型通信场景

以下是一些典型的通信场景，展示了AUTOSAR通信机制的应用实例：

3.1 CAN通信示例

假设在一个车辆中，有两个ECU：发动机控制单元（ECU1）和仪表盘显示单元（ECU2）。ECU1需要向ECU2发送发动机转速信号。

c

深色版本

// 初始化CAN通信
void Can_Init(uint8_t canId, uint32_t baudrate) {
    // 设置CAN控制器的波特率
    Can_SetBaudRate(canId, baudrate);

    // 初始化CAN控制器
    Can_ControllerInit(canId);

    // 启动CAN控制器
    Can_Start(canId);
}

// 注册CAN发送回调函数
void RegisterCanSendCallback(void (*callback)(uint32_t id, const void* data, uint8_t len)) {
    Can_RegisterSendCallback(callback);
}

// 注册CAN接收回调函数
void RegisterCanRecvCallback(void (*callback)(uint32_t id, const void* data, uint8_t len)) {
    Can_RegisterRecvCallback(callback);
}

// CAN发送回调函数
void MyCanSendCallback(uint32_t id, const void* data, uint8_t len) {
    // 发送CAN数据
    Can_Send(id, data, len);
}

// CAN接收回调函数
void MyCanRecvCallback(uint32_t id, const void* data, uint8_t len) {
    // 接收CAN数据
    Can_Receive(id, data, len);
}

// 主函数
int main(void) {
    // 初始化CAN通信
    Can_Init(CAN_ID_1, CAN_BAUDRATE_125K);

    // 注册CAN发送和接收回调函数
    RegisterCanSendCallback(MyCanSendCallback);
    RegisterCanRecvCallback(MyCanRecvCallback);

    // CAN通信循环
    while (true) {
        // 发送发动机转速信号
        uint8_t rpm_data[2] = {0x12, 0x34};
        Can_Send(CAN_ENGINE_RPM_ID, rpm_data, sizeof(rpm_data));

        // 接收仪表盘显示单元返回的确认信号
        uint8_t confirm_data[2];
        Can_Receive(CAN_INSTRUMENT_CONFIRM_ID, confirm_data, sizeof(confirm_data));
        
        // 其他CAN通信相关操作
        // ...
    }

    return 0;
}

3.2 LIN通信示例

假设在一个车辆中，有一个车门控制单元（ECU1）和一个车窗控制单元（ECU2）。ECU1需要向ECU2发送车窗开关指令。

c

深色版本

// 初始化LIN通信
void Lin_Init(uint8_t linId, uint32_t baudrate) {
    // 设置LIN控制器的波特率
    Lin_SetBaudRate(linId, baudrate);

    // 初始化LIN控制器
    Lin_ControllerInit(linId);

    // 启动LIN控制器
    Lin_Start(linId);
}

// 注册LIN发送回调函数
void RegisterLinSendCallback(void (*callback)(uint32_t id, const void* data, uint8_t len)) {
    Lin_RegisterSendCallback(callback);
}

// 注册LIN接收回调函数
void RegisterLinRecvCallback(void (*callback)(uint32_t id, const void* data, uint8_t len)) {
    Lin_RegisterRecvCallback(callback);
}

// LIN发送回调函数
void MyLinSendCallback(uint32_t id, const void* data, uint8_t len) {
    // 发送LIN数据
    Lin_Send(id, data, len);
}

// LIN接收回调函数
void MyLinRecvCallback(uint32_t id, const void* data, uint8_t len) {
    // 接收LIN数据
    Lin_Receive(id, data, len);
}

// 主函数
int main(void) {
    // 初始化LIN通信
    Lin_Init(LIN_ID_1, LIN_BAUDRATE_19K);

    // 注册LIN发送和接收回调函数
    RegisterLinSendCallback(MyLinSendCallback);
    RegisterLinRecvCallback(MyLinRecvCallback);

    // LIN通信循环
    while (true) {
        // 发送车窗开关指令
        uint8_t window_cmd[1] = {0x01}; // 假设0x01代表开窗命令
        Lin_Send(LIN_WINDOW_CMD_ID, window_cmd, sizeof(window_cmd));

        // 接收车窗控制单元返回的状态
        uint8_t window_status[1];
        Lin_Receive(LIN_WINDOW_STATUS_ID, window_status, sizeof(window_status));
        
        // 其他LIN通信相关操作
        // ...
    }

    return 0;
}

总结

通过上述介绍，你已经详细了解了AUTOSAR通信机制的各个方面，包括通信层的功能、应用层的通信接口以及典型的通信场景。AUTOSAR通过标准化的通信机制，使得ECU之间的通信更加高效、可靠和可重用