SOVD協(xié)議及測試解決方案

作者 | 網蟲
小編 | 不吃豬頭肉

引言
當前車輛診斷主要使用UDS診斷協(xié)議，通過診斷功能可實現(xiàn)獲取車輛ECU的狀態(tài)信息及進行數(shù)據(jù)刷寫。但隨著汽車架構的日益復雜，數(shù)據(jù)爆炸及遠程診斷等狀況逐漸出現(xiàn)，傳統(tǒng)的診斷方法已不足以應對這些復雜性和快速變化，因此，SOVD（Service-Oriented Vehicle Diagnostics）診斷協(xié)議于2019年在ASAM啟動，通過標準化的診斷服務和接口，旨在提高診斷效率、靈活性和準確性，以滿足車輛的遠程診斷、近端診斷和車內診斷需求。

為什么需要SOVD

高效的數(shù)據(jù)傳輸：汽車產生的數(shù)據(jù)量日益增加，涵蓋從車輛狀態(tài)到行車習慣的各種信息，需要更強大的協(xié)議來處理和分析數(shù)據(jù)。SOVD協(xié)議實現(xiàn)了高速數(shù)據(jù)傳輸，顯著提升了診斷效率和響應速度。

遠程需求：隨著車聯(lián)網技術的發(fā)展，對遠程診斷和服務的需求逐漸增加。

靈活性：SOVD協(xié)議允許在運行時動態(tài)地定義和調用服務，而不是依賴于靜態(tài)的API描述，滿足不同車輛和場景的診斷和服務需求。

標準化：SOVD協(xié)議提供了一個標準化的診斷框架和統(tǒng)一的診斷接口，使不同OEM和供應商的系統(tǒng)可以互操作，減少了專有協(xié)議帶來的兼容性問題。

跨平臺兼容：支持不同的硬件和軟件平臺，確保各種設備和系統(tǒng)之間的無縫通信。

圖1 汽車診斷發(fā)展歷程

SOVD——面向服務的動態(tài)診斷
相較于傳統(tǒng)診斷協(xié)議，SOVD采用了面向服務的動態(tài)診斷特性：
服務獨立性：在SOVD協(xié)議中，診斷功能被分解成獨立的服務模塊。例如，發(fā)動機診斷服務、制動系統(tǒng)診斷服務和電池管理診斷服務都是獨立的。這些服務各自運行，不相互依賴，確保系統(tǒng)的靈活性和穩(wěn)定性。
松耦合：服務之間通過標準化接口進行通信，而不是直接調用。這意味著一個服務的變化不會直接影響其他服務。這種松耦合設計使得系統(tǒng)更易于維護和擴展。
服務重用：某個診斷服務可以在不同的車輛和系統(tǒng)中重復使用。例如，標準化的發(fā)動機診斷服務可以應用于多種車型，而無需為每個車型單獨開發(fā)。這種重用性提高了開發(fā)效率，降低了成本。
服務發(fā)現(xiàn)機制：診斷服務可以在需要時動態(tài)發(fā)現(xiàn)，而不是預先綁定到特定的服務實現(xiàn)。這意味著車輛系統(tǒng)可以在運行時根據(jù)當前需求發(fā)現(xiàn)和調用最合適的診斷服務。
按需服務調用：SOVD協(xié)議支持按需調用診斷服務，而不是在系統(tǒng)啟動時加載所有可能的服務。這種按需調用確保了系統(tǒng)資源的高效利用和服務的靈活性。當車輛某個部件需要診斷時，系統(tǒng)會發(fā)出請求，調用相關的診斷服務。診斷完成后，服務可以釋放資源，等待下次調用。
實時響應和數(shù)據(jù)處理：動態(tài)診斷要求系統(tǒng)能夠實時響應診斷請求，并處理和傳輸診斷數(shù)據(jù)。這種實時性對于確保車輛安全和性能至關重要，通過高效的通信協(xié)議（如HTTP、MQTT）和優(yōu)化的服務實現(xiàn)，確保診斷請求能夠快速響應，并實時傳輸診斷結果。
自適應能力：SOVD協(xié)議的動態(tài)診斷特性使得系統(tǒng)可以根據(jù)實際情況調整診斷策略和服務。例如，在不同的駕駛條件下或車輛狀態(tài)下，系統(tǒng)可以自適應地選擇合適的診斷服務和策略。

SOVD協(xié)議架構

圖2 SOVD協(xié)議架構圖

SOVD協(xié)議可支持遠程診斷、近端診斷及車輛內部診斷三種場景：

遠程診斷：允許技術人員或服務系統(tǒng)在不需要直接接觸車輛的情況下，通過移動寬帶網絡遠程訪問車輛數(shù)據(jù)和控制系統(tǒng)。

近端診斷：當技術人員在車輛附近時，可以通過有線或無線方式連接到車輛的SOVD服務器，進行診斷操作。

車輛內部診斷：車輛內部的診斷任務可以獨立于外部服務器或近場測試器運行，例如，車輛健康監(jiān)測、預測性維護等。

SOVD協(xié)議在車端主要由SOVD網關、SOVD2UDS適配器、SOVD庫及診斷管理器（AUTOSAR AP）四部分組成：

SOVD網關：為SOVD邊緣節(jié)點，用于接收SOVD請求，使用mDNS進行設備的發(fā)現(xiàn)和連接，將其正確的分發(fā)到不同的終端。每個車輛中只有一個該組件。

SOVD2UDS適配器：可將基于SOVD協(xié)議的診斷請求和數(shù)據(jù)轉換為符合UDS協(xié)議的格式，反之亦然。該組件原生支持DoIP，且可擴展自定義TP。每個車輛中只有一個該組件。

診斷管理器（AUTOSAR AP）：為車輛內部適用于AUTOSAR AP應用的本地SOVD服務器，可通過ara::diag (C++) 接口實現(xiàn)SOVD的功能。該組件的數(shù)量取決于ECU/系統(tǒng)的數(shù)量。

SOVD庫：適用于不具備完整AUTOSAR環(huán)境的應用，可以使用該組件實現(xiàn)SOVD功能。該組件的數(shù)量取決于ECU/系統(tǒng)的數(shù)量。

SOVD測試解決方案
北匯信息在對SOVD協(xié)議進行了深入理解及分析后，推出了系統(tǒng)級SOVD自動化測試解決方案及實車級SOVD自動化測試解決方案，下面就給大家介紹一下SOVD測試解決方案的整體構成。
通過對SOVD協(xié)議特性的解讀，總結出針對SOVD協(xié)議，需覆蓋以下測試場景:
SOVD API測試：驗證整車SOVD全部的API接口
通過HTTP指令調用車端SOVD接口，并驗證其協(xié)議一致性。通過HTTP指令調用車端SOVD接口，觀察SOVD2UDS適配器的表現(xiàn)是否符合預期難點：遠程診斷服務器及車端SOVD接口的自動化調用。

可使用北匯定制化開發(fā)的Test Center軟件完成自動化調用遠程診斷服務器及車端SOVD接口。

測試環(huán)境：系統(tǒng)級+實車級測試輸入物：API文檔
SOVD2UDS測試
協(xié)議轉換測試：驗證SOVD協(xié)議的診斷請求和數(shù)據(jù)符合UDS協(xié)議格式轉換的正確性。

通過HTTP指令調用車端SOVD接口，觀察SOVD2UDS適配器的表現(xiàn)是否符合預期。

測試環(huán)境：系統(tǒng)級+實車級

測試輸入物：API文檔+診斷數(shù)據(jù)庫

逆向場景測試：驗證在ECU異常情況下，SOVD協(xié)議的診斷請求和數(shù)據(jù)符合UDS協(xié)議格式轉換的正確性。

模擬UDS協(xié)議控制器的異常響應（否定響應或無響應），通過HTTP指令調用車端SOVD接口，觀察SOVD2UDS適配器的表現(xiàn)是否符合預期。

難點：逆向場景模擬

UDS控制器異常響應模擬：系統(tǒng)級SOVD測試臺架環(huán)境下自動化實現(xiàn)總線/供電硬線故障注入、ECU總線信號無響應/否定響應等多種類型的逆向測試場景。

測試環(huán)境：系統(tǒng)級

測試輸入物：API文檔+診斷數(shù)據(jù)庫

鑒于以上SOVD自動化測試的內容，北匯信息在對SOVD協(xié)議做了深入分析后，推出了通用化的系統(tǒng)級及實車級SOVD自動化測試解決方案，在此基礎上，再針對不同客戶進行定制開發(fā)，從而實現(xiàn)系統(tǒng)級及實車級的SOVD自動化測試。下面就給大家介紹一下SOVD自動化測試系統(tǒng)的整體方案構成。
硬件層面，SOVD自動化測試方案針對不同客戶的測試需求，可分為系統(tǒng)級測試系統(tǒng)及實車級測試系統(tǒng)兩種形態(tài)。
系統(tǒng)級SOVD測試系統(tǒng)由測試機柜和測試臺架兩部分組成，其中測試臺架上集成SOVD相關控制器及程控BOB設備，其中，通過北匯定制化開發(fā)的程控BOB設備，可實現(xiàn)控制器的故障注入，以完成逆向測試；測試機柜作為解決方案中的測試執(zhí)行核心工具，通過總線仿真及采集接口卡進行總線報文的監(jiān)控和仿真，工控機進行測試工程配置及執(zhí)行，測試接口與測試臺架進行連接。通過系統(tǒng)級SOVD測試系統(tǒng)可完成SOVD API測試、SOVD2UDS協(xié)議轉換測試及SOVD2UDS逆向測試。
實車級SOVD測試系統(tǒng)由測試機箱和戶外電源兩部分組成，其中戶外電源是為SOVD測試機箱進行供電，主要針對燃油車和混動車進行配置，而針對具有自動補電功能的電車，可以考慮由車輛12V蓄電池為SOVD測試機箱進行供電。SOVD測試機箱作為解決方案中的測試執(zhí)行核心工具，通過總線仿真及采集接口卡進行總線報文的監(jiān)控和仿真，工控機進行測試工程配置及執(zhí)行，測試接口與車輛進行連接。通過實車級SOVD測試系統(tǒng)可完成SOVD API測試&SOVD2UDS協(xié)議轉換測試。
圖3 SOVD測試系統(tǒng)硬件架構
在軟件層面，SOVD測試解決方案由五大部分組成，分別是：

（1）邏輯定義模塊（PAVELINK.Test Center）：通過北匯定制化開發(fā)的Test Center可實現(xiàn)圖形化測試用例編輯、測試用例管理及設備管理、測試任務安排以及測試任務執(zhí)行等工作，同時通過定制化模塊也可實現(xiàn)自動化調用遠程診斷服務器及車端SOVD接口。

（2）邏輯轉發(fā)模塊（PAVELINK.Test Agent）：通過北匯定制化開發(fā)的Test Agent可實現(xiàn)轉發(fā)由上方Test Center下發(fā)的邏輯執(zhí)行請求，包括CANoe工程調用，控制CANoe測試工程的自動運行，停止。

（3）數(shù)據(jù)庫轉換模塊（PAVELINK.SOA-Converter）：通過北匯定制化開發(fā)的SOA-Converter可實現(xiàn)將OpenAPI及診斷數(shù)據(jù)庫（ODX及DEXT等格式）的文件格式轉換，用于測試用例生成工具生成測試用例。

（4）測試用例自動生成工具：

①通過北匯定制化開發(fā)的測試用例自動生成工具，基于導入的數(shù)據(jù)庫，可實現(xiàn)SOVD測試用例的自動生成。

②通過VECTOR的CANoe.Diva，基于OpenAPI，可實現(xiàn)測試用例的自動生成，并進行特定用例的手動修改，從而對外部和內部的SOVD API接口進行測試。

（5）測試執(zhí)行軟件（CANoe）：基于VECTOR的CANoe軟件，可實現(xiàn)包含報文仿真、電源控制、信號仿真、以及BOB控制等。

圖4 SOVD測試系統(tǒng)軟件架構
SOVD協(xié)議測試的測試流程如下：

測試前置條件

輸入物：API及診斷數(shù)據(jù)庫

輸入物格式轉換

通過PAVELINK.SOA-Converter自動化完成輸入物的格式轉換，并將其輸入到測試用例自動化生成工具

測試用例生成

系統(tǒng)級SOVD測試用例：通過測試用例生成器解析輸入物自動生成SOVD API測試用例、SOVD2UDS協(xié)議轉換測試用例及SOVD2UDS逆向測試用例

實車級SOVD測試用例：通過測試用例生成器解析輸入物自動生成SOVD API測試用例

測試執(zhí)行及測試管理

測試用例輸入到PAVELINK.Test Center，Test Center借助PAVELINK.Test Agent自動化調用CANoe、遠程診斷服務器及車端SOVD接口進行測試執(zhí)行，并根據(jù)測試結果生成測試報告

總結
在汽車行業(yè)的數(shù)字化轉型浪潮中，SOVD（Service-Oriented Vehicle Diagnostics）協(xié)議的提出，不僅標志著車輛診斷技術的一次質的飛躍，更是對汽車安全性和智能化水平的一次深刻革新。
測試環(huán)節(jié)，對于確保SOVD協(xié)議的可行性和穩(wěn)定性至關重要。北匯信息的SOVD測試解決方案通過覆蓋API測試、協(xié)議轉換測試以及逆向場景測試，確保每一個診斷服務都能在各種工況下準確無誤地執(zhí)行，從而保障車輛系統(tǒng)的可靠性和用戶的安全性。
北匯信息的SOVD測試解決方案，采用先進的自動化工具和方法，結合系統(tǒng)級和實車級的測試環(huán)境，全面模擬各種可能的應用場景。這種全方位的測試策略，不僅提高了測試的效率和覆蓋率，更是確保了技術的成熟度和應用的廣泛性。
汽車行業(yè)的未來充滿無限可能，SOVD協(xié)議及其測試解決方案將是我們探索這一未來世界的有力工具。讓我們攜手并進，以測試為橋梁，連接創(chuàng)新與實踐，確保技術的每一步都堅實可靠。感謝您的閱讀，期待與您在汽車技術革新的道路上相遇。