【文章轉(zhuǎn)載】CANape高性能數(shù)據(jù)記錄與DDS的一些事兒

隨著軟件定義汽車的快速發(fā)展，車內(nèi)軟件系統(tǒng)越來越復(fù)雜和龐大。為了支撐分布式軟件系統(tǒng)各個組件間更高效、更靈活地進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，行業(yè)在系統(tǒng)中引入了中間件的概念。中間件并不特指某種具體的技術(shù)，可以理解為處于操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序之間的一個軟件中間層，將操作系統(tǒng)的功能進(jìn)行重新組織和抽象，為上層的應(yīng)用程序提供更高級的服務(wù)或功能，比如滿足SOA架構(gòu)需求的遠(yuǎn)程過程調(diào)用（RPC）框架，發(fā)布訂閱通信框架等。我們熟悉的中間件技術(shù)有SOME/IP，是車載系統(tǒng)中最早實現(xiàn)量產(chǎn)的SOA中間件技術(shù)。除此之外，還有很多來自其他行業(yè)的成熟的中間件技術(shù)也逐漸進(jìn)入了車內(nèi)系統(tǒng)，其中最引人注目莫過于DDS。

1?

DDS介紹

領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的技術(shù)。DDS定義應(yīng)用接口（API）和通信語義（行為和服務(wù)質(zhì)量QoS），目的是實現(xiàn)“在正確的時間向正確的地點傳遞正確的信息”（Information to the Right Place at the Right Time”）。

DDS中間件是一個軟件中間層，將操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)傳輸和低級數(shù)據(jù)格式的細(xì)節(jié)抽象出來，以統(tǒng)一的API提供給應(yīng)用程序，使得應(yīng)用程序的開發(fā)者不必關(guān)注底層細(xì)節(jié)，可以專注于應(yīng)用程序本身的實現(xiàn)，同時又實現(xiàn)了良好的應(yīng)用可移植性，極大地提高了效率。同時，DDS對QoS的支持使得DDS通過簡單配置即可滿足不同場景下對通信的不同需求，這也是DDS最重要的特性之一。靈活的服務(wù)質(zhì)量可以使DDS智能發(fā)送參與者所需要的東西，并為其提供可靠性。同時DDS支持動態(tài)發(fā)現(xiàn)，即參與通信的節(jié)點可以動態(tài)地發(fā)現(xiàn)彼此，自動完成匹配，極大地簡化了網(wǎng)絡(luò)配置工作。

2?

CANape對DDS的支持

CANape是測量標(biāo)定領(lǐng)域的專業(yè)軟件，在最新發(fā)布的CANape 20.0版本中增加了對用戶定制DDS數(shù)據(jù)的測量記錄的支持。

> DHPR概念

在自動駕駛領(lǐng)域，隨著各式傳感器和計算單元的性能越來越強(qiáng)，其產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量也呈指數(shù)式上升，對測量和記錄工具提出了更高的性能要求。CANape提供高性能的XCP-on-Ethernet采集方案，允許多上位機(jī)同步記錄各種數(shù)量源（視頻、雷達(dá)等）。同時CANape增加了對DHPR（Distributed High-Performance Recording）服務(wù)的支持，這是一種專門設(shè)計的記錄模塊，可以均衡上位機(jī)CPU和硬盤負(fù)荷，滿足更高的性能需求。DHPR可以與CANape在同一臺PC運(yùn)行，也可以分布在不同的系統(tǒng)上。CANape可以同時處理多個不同系統(tǒng)的DHPR，從而實現(xiàn)一次記錄更多的數(shù)據(jù)。未來測量大量數(shù)據(jù)的CANape設(shè)備也逐步實現(xiàn)為DHPR設(shè)備。

> 基于DHPR的DDS采集

CANape支持基于DHPR的DDS采集。標(biāo)準(zhǔn)的DHPR基于TCP/UDP進(jìn)行，采用自定義的Protocol Decoder解析傳輸數(shù)據(jù)及目標(biāo)信號等。針對DDS基于發(fā)布訂閱模式進(jìn)行數(shù)據(jù)交互的特性，CANape為其集成了特殊的DHPR，能夠作為訂閱者參與數(shù)據(jù)交互，采集記錄DDS數(shù)據(jù)。

圖1: DHPR Concept

DDS Decoder融合數(shù)據(jù)庫格式轉(zhuǎn)換、圖像顯示以及視頻存儲功能，可以實現(xiàn)OMG IDL到A2L（CANape應(yīng)用）的數(shù)據(jù)庫格式轉(zhuǎn)換，將CDR-Object序列化后直接在CANape窗口進(jìn)行在線顯示，DDS數(shù)據(jù)可以存儲到MF4文件。

圖2: DDS Decoder架構(gòu)

>以ADAS ECU采集DDS為例，采集記錄流程（圖3）如下：

啟動DDS DHPR測量，執(zhí)行服務(wù)發(fā)現(xiàn)，訂閱Topic；

ADAS ECU發(fā)布DDS Data Sample；

DDS DHPR將采集到的DDS Data Sample傳遞到Protocol Decoder模塊；

Protocol Decoder模塊將其解碼為CANape可以處理的對象，進(jìn)行解析顯示。

圖3: DDS采集流程

> DDS采集設(shè)置

Device Settings：可以配置ECU的接口參數(shù)信息，導(dǎo)入Topic配置文件以及數(shù)據(jù)采集過程的Log信息等。

圖4: Device設(shè)置

QoS配置：可以從Reliability/History/

Durability/Liveliness四個方面設(shè)置Qos參數(shù)。

圖5: QoS設(shè)置

3?

Future

在ADAS域控領(lǐng)域，高性能處理器帶來了中央化、集成化的應(yīng)用場景，同時帶來了大量的數(shù)據(jù)。大帶寬數(shù)據(jù)接口如1Gb/10Gb ETH使得大數(shù)據(jù)采集成為可能。Vector致力于這種極具挑戰(zhàn)的應(yīng)用場景的開發(fā)工具鏈的開發(fā)與應(yīng)用，提供包括并不限于大數(shù)據(jù)采集、記錄、分析與回灌的軟硬件一站式解決方案。