AUTOSAR 学习笔记(二)：通信栈 Communication Stack

通信栈是 AUTOSAR 中负责 ECU 之间以及 ECU 内部的报文/信号通信的完整软件栈。它是整个 BSW 中最核心、最复杂的一部分，覆盖多种车载总线：CAN、LIN、FlexRay、Ethernet 以及 Socket Adapter（SOME/IP）。

2.1 CANStack（CAN 通信栈）

CAN 通信栈是 AUTOSAR 中最经典、用于覆盖 CAN（以及 CAN-FD）总线的分层通信栈。

分层结构（自上而下）

┌───────────────────────────────┐
│            COM (通用通信模块)       │  PDU 报文<->上层对信号/报文组装的接口
├───────────────────────────────┤
│         CAN_TP (传输层)         │  Can 报文分段/重组（CAN-TP）
├───────────────────────────────┤
│       PduR (PDU 路由器)         │  报文路由，对应到 COM/CAN 模块
├───────────────────────────────┤
│         CanSM（状态管理）         │  CAN 网络管理状态机（切换 PDU/manage）
├───────────────────────────────┤
│        CanNM（CAN 网络管理）      │  CAN NM 报文处理（节点网络管理）
│       CanTp（CAN 传输层）等   │
├───────────────────────────────┤
│       CanIf (接口层)            │  Can 接口，抽象驱动
├───────────────────────────────┤
│        Can (CAN 驱动)         │  直接操作 MCU CAN 控制器（MCAL）
└───────────────────────────────┘

关键模块职责

  • Can（MCAL）：直接控制 MCU CAN 控制器寄存器，收发 CAN 帧，提供硬件发送/接收回调。
  • CanIf（CAN 接口层）：为上层提供透明访问 Can 驱动的接口，管理多个 CAN 控制器的复用；包含发送通知、接收回调。
  • CanTp（CAN 传输协议）：实现 ISO 15765-2 的分段/重组，用于传输超长 CAN 报文（如诊断请求/响应 通过 + 优先）。
  • CanNm（CAN 网络管理）：负责总线网络管理（应用 App 层面的 NM 报文处理，对应 AUTOSAR NM 总线的 3 状态）。
  • CanSM（CAN 状态管理）：控制 ComM 的 Can 通道状态机（NO_COMMUNICATION/BLOCKED/FULL_COMMUNICATION）。
  • Com（以太网/传统 CAN COM）：将应用层的信号转换为总线报文（PDU），并提供信号的封装/解析。
  • PduR（PDU Router）：在不同的协议栈/端口间路由报文（如从 CanTp 到 CanSM/Com，或诊断路由到 Dcm）。

2.2 LINStack（LIN 通信栈）

LIN（Local Interconnect Network）是低成本、低速（最高 20 kbps）的单主多从总线。

  • 分层：
    • LinDriver（MCAL）：直接驱动 LIN UART。
    • LinIf（LIN 接口）：管理调度表、帧处理。
    • LinTp（LIN 可选，很少用）：LIN 传输层（如诊断用）。
    • Com/LinSM：面向逻辑信号。
  • 特点：LIN 以一个主节点（Master）控制，从节点（Slave）响应主机发起的帧；支持调度表（Schedule Table），帧 ID 决定优先级。
  • LIN 常与小成本传感器、座椅、车窗、车门等从节点相连，作为 CAN 的子网络。

2.3 EthStack（Ethernet 通信栈）

AUTOSAR 4.x 之后的以太网栈专为车载以太网（如 AVB、SOME/IP、DoIP）而设计。

分层：

┌──────────────────────────────────────────────┐
│  SoAd（Socket Adaptor） 协议适配层              │
├──────────────────────────────────────────────┤
│  UDPNS / SOME/IP         网络服务（Sd）         │
├──────────────────────────────────────────────┤
│  TcpIp（TCP/IP 协议栈，如 lwIP/BsdNet）    │
├──────────────────────────────────────────────┤
│  EthTp（双）tcp/IP 分段            │
├──────────────────────────────────────────────┤
│  EthIf（接口层）                            │
├──────────────────────────────────────────────┤
│  EthSwt（以太网交换机）                       │
├──────────────────────────────────────────────┤
│  Eth（MCAL 以太网驱动）                     │
└──────────────────────────────────────────────┘

关键特性：

  • Sd（Service Discovery）：AUTOSAR 服务发现，动态发现 "数据提供者服务"。
  • Socket Adaptor（SoAd）：将 TCP/UDP Socket 映射到 AUTOSAR 的逻辑通道（PDU/UDPNSM）。
  • SomeIp：用于面向服务的通信（SOA，Service-Oriented Architecture），是 AP 采用的核心模式，同样可移植到 CP（SOME/IP - so-called SOME/IP over UDP / TCP）。

5 FlexRay

FlexRay 是高速（最高 10 Mbps）高可靠性（确定性 + 容错拓扑，双通道）的车载总线，早期用于底盘/动力系统（如 x-by-wire）与高端网关。

  • 时间确定性：采用时分多址（TDMA）、静态时隙 + 动态时隙 的调度机制。
  • 分层：Fr（MCAL 驱动）/ FrIf（接口）/ FrTp（传输层）/ FrNm / Com。
  • 适用于对时间确定性要求高的场景（x-by-wire, ADAS/底盘）。

2.5 SocketAdapter（SoAd/以太网 Socket 适配）

Socket Adapter（SoAd）是 AUTOSAR 4.x 提供的模块，用于在以太网和上层之间建立连接抽象：

  • 为上层提供 Server 端口 / 客户 Socket的抽象；
  • 将 TCP/UDP 的 Socket 绑定到具体局域网端点（local UDP/TCP port）；通过 P 支持 TcpIp 回调；转换 PDU 与数据包。

小结：通信栈之间的关系

  • CAN 与 LT、FR 共用同一套高层协议栈（Com、PduR、DCM等）。通过 PduR统一路由，差异由底层接口层（CanIf/LinIf/FrIf/EthIf）隔离。
  • 诊断以 PduR 为桥梁：DCM 通过 PduR 将诊断请求发送到 CanTp（或 LinTp、EthPdu），实现诊断跨总线。
  • 网络管理（NM） 与 ComM 交互，实现 ECU 网络状态的转换。

下一篇：System Services（OS、看门狗、内存服务等系统服务）。

posted @ 2026-08-02 19:18  mengjie_9  阅读(1)  评论(0)    收藏  举报