AUTOSAR通信栈的概貌如下图:
AUTOSAR中的通信栈包含以下这些部分:
1 CAN
· AUTOSAR CAN
AUTOSAR CAN模型如下图:
· CAN驱动
CAN驱动为上层使用者提供统一的接口——CAN接口。CAN驱动尽可能合理地隐藏了相关CAN控制器的硬件专用性。
CAN驱动是最底层的一部分,为上层执行对硬件的访问和提供硬件无关的API。上层中唯一能够访问CAN驱动的是CAN接口。
如果几个CAN控制器属于相同的CAN硬件单元,那么它们能够由CAN驱动来控制。
一个CAN控制器总是与一个物理通道相关联。它被允许与总线上的物理通道相连接,不管CAN接口是否将相关的CAN控制器分别对待。
· CAN接口(硬件抽象)
CAN接口提供标准化的接口,通过ECU的CAN总线系统来支持通信。其API与专用CAN控制器及其通过CAN驱动层的访问无关。CAN接口能够通过统一的接口访问一个或多个CAN驱动。
CAN接口仅能用于CAN通信,并且是为操作一个或多个底层CAN驱动而专门设计。涵盖不同CAN硬件单元的几个CAN驱动模块由一个在CAN驱动规范中指定的通用接口来表示。CAN之外(也就是LIN)的其他协议不支持。
· CAN传输层
CAN传输层是位于PDU路由和CAN接口模块之间的模块。其主要作用是分割和合并大于8字节的CAN I-PDU。
根据AUTOSAR基本软件体系结构,CAN传输层提供的服务有:
n 发送方向的数据分割;
n 接收方向的数据合并;
n 数据流控制;
n 分割期间内的错误检测。
AUTOSAR体系结构定义了通信系统的各个具体的传输层(CanTp、包含LinIf的LinTp、FlexRayTp)。因此,CAN传输层仅涵盖了CAN传输协议的细节。
CAN传输层拥有一个接口,该接口连接一个单独的下层CAN接口层和一个单独的上层PDU Router模块。
根据AUTOSAR发布的计划,该CAN传输层规范包含下面的限制:
- CAN传输层仅运行在事件触发模式中,
- 没有传送/接收撤消。
· CAN收发器驱动
CAN收发器驱动负责处理ECU上的CAN收发器,依据的是与整个ECU当前状态相关的总线专用NM的状态。
CAN收发设备驱动的目标:CAN收发设备驱动抽象使用CAN收发设备硬件芯片。它向更高层提供硬件无关接口。它也可以通过MCAL层的API从ECU设计中抽象出来,访问CAN收发设备硬件。
CAN收发设备硬件必须提供功能和接口,以映射到AUTOSAR CAN收发设备驱动的运行模式模型上。
下层驱动(SPI和DIO)使用的API必须同步。不支持同步行为的下层驱动的实现不能与CAN收发设备驱动一起使用。
2 COM
· AUTOSAR COM
AUTOSAR COM层位于RTE和PDU路由器之间。它来源于OSEK_COM标准。AUTOSAR COM提供了信号网关功能。
COM与其它模块的依赖关系如下图所示:
· COM Manager
COM Manager(COM管理)是基本软件Basic Software(BSW)的一个组件。它是囊括了下层通信服务的控制的资源管理。
COM Manager控制的基本软件模块(BSW)与通信相关,而不是与软件组件或可运行实体相关。
COM Manager从通信请求者那里收集总线通信访问请求,并协调总线通信访问请求。
COM Manager的目标是:
(1)为用户简化总线通信栈的使用。这包括了总线通信栈的初始化和简化的网络管理处理。
(2)协调与多个软件组件(在一个ECU上)无关的总线通信栈(允许信号的发送和接收)的可用性。
(3)临时性取消信号的发送以阻止ECU唤醒通信总线。
(4)控制ECU的一个以上的通信总线通道,这通过为每个通道实现一种状态机制来实现。
(5)提供使ECU保持总线处于“静默通信”模式。
(6)通过分配对请求通信模式必需的所有资源来简化资源管理。
COM Manager包含以下基本功能:
· AUTOSAR COM与OSEK COM的比较
根据通信部分提供的功能,对比两者在相同功能上的API,以及两者各自所特有的API,由于AUTOSAR COM较之OSEK COM,多出了一个COM Manager,即通信管理模块部分,所以整个AUTOSAR COM Manager为AUTOSAR标准所特有,下面先对两者的相同功能部分作比较。
1、相同功能及服务
(1)启动与控制服务
两者在通信的启动与控制服务部分的对比可以看出:首先,AUTOSAR提供的API较多,表明它的功能较强;其次,AUTOSAR的启动与控制服务中包含对I-PDU(交互层协议数据单元)的处理和控制,如Com_IpduGroupStart、Com_IpduGroupStop。
(2)通信服务
通过对比可以看出,OSEK通信服务中包含了对错误的一些简单的处理,如获得错误服务的Id(COMErrorGetServiceId),而AUTOSAR通信服务仍然包含对I-PDU的处理,如Com_TriggerIPDUSend。
(3)通知机制支持服务(OSEK)与回调通知服务(AUTOSAR)
两者在这个部分提供的功能差别不大,主要是对一些标志的修改和设置,以控制通信的状态和执行的功能。
2、不同功能及服务
(1)OSEK为I-PDU的处理提供一类专门的服务,称为OSEK间接网络管理接口,包含2个API:I-PDU传输指示(I_MessageTransfer)和I-PDU超时指示(I_MessageTimeOut)。
(2)OSEK通信部分提供了一些例行程序对通信起扩展作用,包含3个API:StartCOMExtension、COMCallouts、COMErrorHook。
(3)AUTOSAR提供了一些调度函数,主要是对消息或信号的接收或发送起路由、调度的作用,包含3个API:Com_MainFunctionRx、Com_MainFunctionTx、Com_MainFunctionRouteSignals。
(4)AUTOSAR的通信部分有一个COM Manager,这是一个通信管理模块,是AUTOSAR标准特有的,主要负责对通信进行监控、管理、诊断以及管理涉及通信的ECU状态。下表列出了它所提供的部分API。
3 FlexRay
· AUTOSAR FlexRay
AUTOSAR FlexRay的分层体系结构如下图所示:
· FlexRay接口
FlexRay接口提供一种标准化的接口以访问FlexRay通信系统/硬件。FlexRay接口必须与所使用的专用FlexRay CC及其通过FlexRay驱动的访问无关。FlexRay接口提供通过统一接口的对一个或几个FlexRay驱动的访问。
FlexRay接口的主要任务有:
(1)为上层提供到FlexRay通信系统的抽象接口。
(2)FlexRay接口通过一个或多个硬件专用驱动模块来访问FlexRay硬件,而不是直接访问。
(3)为了访问FlexRay通信控制器,FlexRay接口使用一个或多个FlexRay驱动模块。
(4)为了访问FlexRay收发器,FlexRay接口使用一个或多个FlexRay收发器驱动模块。
(5)FlexRay接口可执行代码与FlexRay通信控制器和FlexRay收发器完全不相关。
(6)FlexRay接口允许代码模块的对象代码提交,遵循“one-fits-all”原则。
(7)FlexRay接口提供给上层AUTOSAR BSW模块的功能如下:
A.初始化
B.配置/重配置
C.数据传送(发送和接收)
D.启动/停止/中断通信
E.FlexRay专用服务
F.设置运行模式
G.获取状态信息
H.各种计时器功能
· FlexRay驱动
FlexRay驱动模块必须为FlexRay接口模块、API的使用者提供统一接口,以访问许多FlexRay通信控制器,这些控制器通常是相同类型的。FlexRay驱动是一个软件层,它将抽象功能请求映射到CC专用硬件的序列上。CC的硬件实现将从FlexRay接口隐藏。
· FlexRay传输层
FlexRay传输层为使用物理地址和功能地址的、分段式的确认过的和未确认过的1对1通信,以及分段式的未确认过的1对n通信提供支持。
· FlexRay收发器驱动
FlexRay收发器驱动负责处理ECU上的FlexRay收发器,其依据是总线专用NM的状态。
4 IPDUM
PDU多路技术是指通过其SDU(Service Data Unit)的一个以上的特定设计来使用一个PDU(Protocol Data Unit)的相同PCI(Protocol Control Information)。选择子字段是多路PDU的SDU的一部分。它用于区别多路PDU之间的内容。
5 LIN
· AUTOSAR LIN
AUTOSAR LIN的分层体系结构如下图所示:
· LIN驱动
LIN驱动是最底层的一部分,执行硬件访问和为上层提供硬件无关的API。上层唯一能够访问到LIN驱动的就是LIN接口。
一个LIN驱动能够支持一个以上的通道。LIN驱动能够处理一个或多个属于相同LIN硬件单元的LIN通道。
· LIN接口
LIN接口被设计成硬件无关的。到上层模块(PDU路由器)和下层模块(LIN驱动)的接口被很好地定义。
LIN接口可以处理一个以上的LIN驱动。一个LIN驱动能够支持一个以上的通道。这指的是LIN驱动能够处理一个或多个LIN通道。
LIN接口负责向上层提供LIN 2.0主要功能有:
(1)为每个与ECU连接的LIN总线执行当前选择的调度。
(2)当上层请求到来时,切换调度表。
(3)从上层接收帧的传送,并传送数据部分作为适当LIN帧中的响应。
(4)当相应的响应在适当的帧中接收时,为上层提供帧接收通知。
(5)睡眠和唤醒服务
(6)错误处理
(7)诊断传输层服务