車載以太網(wǎng)的分層結(jié)構(gòu)解析

車載以太網(wǎng)通常采用OSI（開放系統(tǒng)互連）模型的分層結(jié)構(gòu)，該模型將網(wǎng)絡(luò)通信劃分為七個(gè)不同的層次，每個(gè)層次負(fù)責(zé)不同的功能。以下是車載以太網(wǎng)的分層結(jié)構(gòu)，與OSI模型的對(duì)應(yīng)關(guān)系：

應(yīng)用層（Application Layer）：

負(fù)責(zé)定義應(yīng)用程序之間的通信和數(shù)據(jù)交換規(guī)則。

用于實(shí)現(xiàn)車輛應(yīng)用層的數(shù)據(jù)交換，如車載娛樂系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)等。

表示層（Presentation Layer）：

主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換、加密和壓縮等，以確保不同設(shè)備間的數(shù)據(jù)格式兼容。

在車載以太網(wǎng)中可能用于數(shù)據(jù)的編解碼，以便不同系統(tǒng)之間的通信。

會(huì)話層（Session Layer）：

管理和維護(hù)數(shù)據(jù)傳輸中的會(huì)話和連接。

可以用于車載網(wǎng)絡(luò)中的連接管理和狀態(tài)維護(hù)。

傳輸層（Transport Layer）：

負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)分割、重組和錯(cuò)誤檢測等，以確保數(shù)據(jù)可靠傳輸。

在車載以太網(wǎng)中可能用于TCP（傳輸控制協(xié)議）或UDP（用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議）傳輸，以滿足不同應(yīng)用的需求。

網(wǎng)絡(luò)層（Network Layer）：

負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的路由和尋址，確保數(shù)據(jù)能夠在網(wǎng)絡(luò)中正確傳輸。

在車載以太網(wǎng)中可能涉及IP（Internet協(xié)議）尋址和路由。

數(shù)據(jù)鏈路層（Data Link Layer）：

分為兩個(gè)子層：邏輯鏈路控制（LLC）子層和介質(zhì)訪問控制（MAC）子層。

MAC子層負(fù)責(zé)幀的組裝和解析，以及訪問物理媒體的控制。

在車載以太網(wǎng)中，常使用Ethernet協(xié)議作為數(shù)據(jù)鏈路層的協(xié)議。

物理層（Physical Layer）：

負(fù)責(zé)實(shí)際的物理信號(hào)傳輸，包括電壓、頻率、編碼方式等。

在車載以太網(wǎng)中，物理層實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的電氣傳輸，如使用雙絞線、光纖等傳輸介質(zhì)。

簡化為如下五層分層結(jié)構(gòu)：

Someip，Someipsd，Doip位于以太第五層應(yīng)用層：Someip協(xié)議，，Someipsd協(xié)議，doip協(xié)議本質(zhì)上是規(guī)定了對(duì)網(wǎng)絡(luò)層傳遞的數(shù)據(jù)的處理，適應(yīng)了不同的應(yīng)用場景。在CP中，實(shí)際上Soad，SD，Doip，Soemipxf都是在實(shí)現(xiàn)應(yīng)用層功能。

SOME/IP的業(yè)務(wù)流程：

1）SWC通過RTE接口將數(shù)據(jù)傳遞至RTE中。

2）RTE通過使用SOMEIPXF的功能實(shí)現(xiàn)序列化，即將SWC輸出的結(jié)構(gòu)體數(shù)據(jù)序列化為字節(jié)流信號(hào)。

3）Ldcom模塊位于RTE與PDUR之間的模塊，負(fù)責(zé)將RTE中的字節(jié)流信號(hào)轉(zhuǎn)換成pdu數(shù)據(jù)傳遞給PDUR。

4）PDUR模塊作為CP中最重要的路由模塊，能實(shí)現(xiàn)模塊與模塊之間的PDU路由，在SOMEIP架構(gòu)中，以太網(wǎng)通信一定要經(jīng)過Soad模塊，因此PDUR實(shí)現(xiàn)了以太PDU數(shù)據(jù)在LDCOM與SOAD之間的路由。

5）在上述模塊中，SOMEIP數(shù)據(jù)本質(zhì)上還是以PDU的形式進(jìn)行傳遞，但是以太網(wǎng)是以套節(jié)字（包括本地ip地址，遠(yuǎn)程ip地址，本地port，遠(yuǎn)程port，UDP/TCP協(xié)議）為基礎(chǔ)的通信。SOAD實(shí)現(xiàn)了在基于PDU的 AUTOSAR通信服務(wù)模塊和基于SOCKET的TCP/IP堆棧之間創(chuàng)建一個(gè)鏈接。為PDU選擇合適套接字進(jìn)行報(bào)文的發(fā)送或者接收。

6）在Someip報(bào)文發(fā)送鏈路中，TCPIP模塊會(huì)為以太網(wǎng)報(bào)文增加鏈路層,網(wǎng)絡(luò)層,傳輸層的報(bào)文頭，鏈路層：本地的mac地址以及對(duì)端的mac地址。網(wǎng)絡(luò)層：本地的ip地址，對(duì)端的ip地址，傳輸層：本地的port，對(duì)端的port，TCP/UDP協(xié)議。

SOME/IP SD服務(wù)發(fā)現(xiàn)的流程：

1）對(duì)于SoemipSd服務(wù)發(fā)現(xiàn)報(bào)文的發(fā)送與接收，依然會(huì)用到Soad，TCPIP,EthIf，Eth模塊，這些模塊屬于公共模塊，無論是doip，sd還是someip都會(huì)用到這些模塊做基礎(chǔ)數(shù)據(jù)傳輸。

2）服務(wù)發(fā)現(xiàn)報(bào)文作為格式固定的報(bào)文數(shù)據(jù)，不需要用戶自定義Payload，直接發(fā)送至SD模塊進(jìn)行處理，不需要通過PDUR，Ldcom等模塊。

3）SD在收到SomeipSd服務(wù)發(fā)現(xiàn)報(bào)文之后，通過內(nèi)部的協(xié)議計(jì)算，對(duì)Soad的以太網(wǎng)發(fā)送進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。

DoIP的流程：

1）診斷儀或者作為診斷Client端的ECU發(fā)送的基于以太的診斷報(bào)文通過Switch能夠轉(zhuǎn)發(fā)至對(duì)應(yīng)ECU中。

2）在診斷報(bào)文的收發(fā)中，Soad，TCPIP.Ethif，Eth作為公共模塊，完成數(shù)據(jù)鏈路層以及傳輸層的報(bào)文接收與發(fā)送任務(wù)。

3）Doip模塊基于以太網(wǎng)的通訊協(xié)議對(duì)UDS數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，主要實(shí)現(xiàn)的基于ISO13400中規(guī)定的協(xié)議功能。在Doip模塊收到Soad模塊的診斷報(bào)文后，會(huì)將診斷報(bào)文解析成對(duì)應(yīng)指令通過PDUR傳輸至DCM中，DCM對(duì)該診斷指令進(jìn)行處理（比如11復(fù)位指令）。注意：因?yàn)镻DUR可以支持跨核信號(hào)路由，因此DCM可以與以太棧（ETH,TCPIP等）位于不同的核。

4）同時(shí)，Doip具有與SD模塊一樣的功能，能對(duì)Soad模塊中套接字進(jìn)行控制，從而達(dá)到控制doip發(fā)送開關(guān)的效果。

基于以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)管理報(bào)文：

1）基于以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)管理功能由兩部分模塊組成，第一部分：以太?；A(chǔ)模塊Soad，TcpIp，EthIf，Eth模塊，這部分基本模塊完成以太報(bào)文接收發(fā)送基本功能。第二部分：ComM,Nm，EthSm，UdpNm，這部分是AUTOSAR中管理?xiàng)５哪K，完成通信狀態(tài)的管理。

2）UdpNm網(wǎng)絡(luò)管理模塊Nm和 TcpIp之間的適配層，主要用于管理NM集群中NM節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)管理狀態(tài)機(jī)。UdpNm模塊的功能與CanNM類似，CanNm管理的是基于Can的Nm節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)管理狀態(tài)機(jī)，而UdpNm管理的是基于UDP的Nm節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)管理狀態(tài)機(jī)。

3）UdpNm在解析完Nm報(bào)文并且處理網(wǎng)絡(luò)管理狀態(tài)機(jī)后，將控制指令通過NM模塊傳輸至COMM模塊，最終通過EthSm模塊控制TCPIP以及Ethif模塊，從而達(dá)到控制以太報(bào)文收發(fā)開關(guān)的效果。

來源：看云起會(huì)有時(shí)

審核編輯：湯梓紅