淺談CANoe實(shí)現(xiàn)SOA仿真測(cè)試

前言

2021年，汽車(chē)界的熱門(mén)話(huà)題層出不窮：互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)進(jìn)軍汽車(chē)界，軟件定義汽車(chē)，某斯拉事件，全球芯片短缺等等。

這次文章的關(guān)鍵詞與軟件定義汽車(chē)有關(guān)：SOA。

我們這次來(lái)聊一聊怎么通過(guò)我們熟悉的CANoe工具去實(shí)現(xiàn)SOA的相關(guān)功能。

什么是SOA

SOA的全稱(chēng)是面向服務(wù)架構(gòu)，它可以根據(jù)需求通過(guò)網(wǎng)絡(luò)對(duì)松散耦合的粗粒度應(yīng)用組件進(jìn)行分布式部署、組合和使用。服務(wù)層是SOA的基礎(chǔ)，可以直接被應(yīng)用調(diào)用，從而有效控制系統(tǒng)中與軟件代理交互的人為依賴(lài)性。（來(lái)源：百度百科）

SOA里面涉及服務(wù)，接口、服務(wù)提供者、服務(wù)消費(fèi)者等概念。

• 服務(wù)：實(shí)現(xiàn)某種功能的函數(shù)或方法，是一個(gè)可遠(yuǎn)程訪(fǎng)問(wèn)并獨(dú)立執(zhí)行和更新的離散功能單元；
• 接口：能夠被其他模塊調(diào)用的函數(shù)名稱(chēng)或一個(gè)封裝的API；
• 服務(wù)提供者：提供服務(wù)功能 如算法，數(shù)據(jù)源；
• 服務(wù)消費(fèi)者：如消費(fèi)數(shù)據(jù)，使用功能。

但是SOA的架構(gòu)為什么要在汽車(chē)上應(yīng)用？

我們可以通過(guò)下面的例子進(jìn)行思考，并分析傳統(tǒng)架構(gòu)與面向服務(wù)架構(gòu)的異同。

根據(jù)上面的例子我們可以清晰的看出：

對(duì)于傳統(tǒng)面向信號(hào)的架構(gòu)來(lái)說(shuō)，增加新功能所需要的步驟更加繁瑣，增加了我們對(duì)于開(kāi)發(fā)本身的成本，也可以透過(guò)整個(gè)流程看出，面向信號(hào)的架構(gòu)對(duì)于系統(tǒng)本身的利用率并不高。

面向服務(wù)的架構(gòu)對(duì)于ECU的更新版本、更新信號(hào)庫(kù)、代碼修改等過(guò)程更加簡(jiǎn)便和靈活。簡(jiǎn)化成了注冊(cè)服務(wù)與調(diào)用API。節(jié)約了時(shí)間成本，讓整個(gè)系統(tǒng)的功能可擴(kuò)展性極大擴(kuò)張。

汽車(chē)在不斷提高智能化水平；引入智能駕駛，V2X等技術(shù)的同時(shí)，也更加關(guān)注用戶(hù)的體驗(yàn)與需求。軟件的迭代、OTA等功能的使用也越來(lái)越廣泛和頻繁。在我們傳統(tǒng)的電子電氣架構(gòu)下，我們可擴(kuò)展的功能越來(lái)越有限，我們需要一個(gè)功能可擴(kuò)展性強(qiáng)、軟硬件松散耦合、標(biāo)準(zhǔn)化接口、支持異構(gòu)系統(tǒng)集成的電子架構(gòu)。這也就是為什么我們要在汽車(chē)上使用SOA架構(gòu)。

System and Communication Setup功能介紹

CANoe中System and Communication Setup功能主要的使用場(chǎng)景是建立SOA仿真通信。SOA的核心是服務(wù)，任何功能都可以鏈接到“服務(wù)”，并且服務(wù)的提供者和消費(fèi)者都可以自由地改變。因此Communication Setup功能主要是在環(huán)境中實(shí)現(xiàn)不同的服務(wù)的鏈接，這些服務(wù)鏈接不僅局限于數(shù)據(jù)庫(kù)中的定義，可以在CANoe仿真環(huán)境中動(dòng)態(tài)地建立連接。

在Communication Setup中將應(yīng)用層與實(shí)際傳輸介質(zhì)分離。我們?cè)谶@里使用通信對(duì)象來(lái)描述應(yīng)用層信息，通信對(duì)象可以是服務(wù)、PDU或者信號(hào)。在此環(huán)境下，通信對(duì)象可以完全獨(dú)立于網(wǎng)絡(luò)通信介質(zhì)，在CANoe中進(jìn)行純粹的模擬通信。

通信對(duì)象可以通過(guò)綁定鏈接到傳輸介質(zhì)。綁定的方式也分為兩種。

• 第一種是采用以太網(wǎng)傳輸，綁定SOME/IP通信。我們可以通過(guò)以太網(wǎng)協(xié)議實(shí)現(xiàn)端對(duì)端的Server與Client仿真相關(guān)的SOA功能。
• 第二種是通過(guò)抽象綁定，這類(lèi)綁定一般是在開(kāi)發(fā)的早期階段，通過(guò)抽象綁定，無(wú)需定義底層協(xié)議，注重的是應(yīng)用的通信。

我們可以通過(guò)以上表格了解傳統(tǒng)工程仿真的元素與SOA仿真元素的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

配置流程介紹

打開(kāi)CANoe后即進(jìn)入仿真標(biāo)簽，找到左上角系統(tǒng)與通信窗口。

之后進(jìn)入到配置界面。

首先我們需要加載數(shù)據(jù)源文件。

選取ARXML或者是vCDL等文件。

加載完成后進(jìn)入下一步，可在數(shù)據(jù)庫(kù)加載完成后提前定義好數(shù)據(jù)庫(kù)中屬于被測(cè)系統(tǒng)以及測(cè)試環(huán)境的元素有哪些。

導(dǎo)入完成后回到配置界面

添加應(yīng)用模型文件（.CAN/.CS/.DLL等）。

如果你使用的是CANoe 14.0版本，模型導(dǎo)入完成后需要進(jìn)行通信綁定的配置。

綁定界面可將未定義的元素進(jìn)行拖動(dòng)定義，綁定分為抽象綁定或SOME/IP綁定。

完成后點(diǎn)擊OK保存。

在CANoe 15.0版本中，通過(guò)讀取ARXML或vCDL等數(shù)據(jù)文件，文件預(yù)先設(shè)置了節(jié)點(diǎn)角色，可直接進(jìn)入服務(wù)查看通信綁定狀態(tài)。

如綁定SOME/IP

或者是抽象綁定

基本配置完成后，之后我們?cè)龠M(jìn)入系統(tǒng)瀏覽器，查看之前加載好的所有數(shù)據(jù)。

左側(cè)的菜單欄中對(duì)我們的測(cè)試功能進(jìn)行了分類(lèi)，分為系統(tǒng)定義與預(yù)定義。

預(yù)定義的分類(lèi)下是我們?cè)跀?shù)據(jù)庫(kù)導(dǎo)入的時(shí)候定義好的。

我們可以在窗口右上角切換用例的運(yùn)行環(huán)境。

如果我們的被測(cè)對(duì)象是真實(shí)設(shè)備，并且已經(jīng)與CANoe進(jìn)行了連接，可以將右上角的用例狀態(tài)切換為environment simulation。

切換后我們?cè)賹tate的信息切換為REAL(Device)。此時(shí)我們的被測(cè)系統(tǒng)是真實(shí)的，而環(huán)境是仿真出來(lái)的。

如果我們也沒(méi)有真實(shí)的硬件設(shè)備，我們把右上角狀態(tài)切換為test the tester。

切換后我們的state的信息會(huì)切換為simulated。此時(shí)我們的被測(cè)系統(tǒng)和環(huán)境都是仿真出來(lái)的。

我們也可以借助此窗口查看系統(tǒng)的通信關(guān)系。

通信的拓?fù)鋱D可以直觀(guān)查看到。

工具欄也可查看選擇的端點(diǎn)內(nèi)包含的通信對(duì)象。

配置完成后，點(diǎn)擊熟悉的黃色閃電?按鈕，就可以進(jìn)行CANoe的SOA功能仿真啦。

知識(shí)補(bǔ)充

1、在SOA仿真中我們看到了一種新的數(shù)據(jù)源格式：vCDL

首字母縮寫(xiě)詞 vCDL代表 Vector Communication Description Language，是一種域特定語(yǔ)言 (DSLClosed)，用于描述 CANoe中的通信對(duì)象。 vCDL允許通過(guò)用于簡(jiǎn)單和基于文本的通信對(duì)象配置的工具擴(kuò)展 CANoe通信概念。 通信對(duì)象及其各自的參數(shù)以類(lèi)似于最常見(jiàn)編程語(yǔ)言的語(yǔ)法定義。 該語(yǔ)言的主要設(shè)計(jì)目標(biāo)是能夠用很少的語(yǔ)言元素映射簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)。 如果需要復(fù)雜的配置，擴(kuò)展語(yǔ)法允許通過(guò)屬性補(bǔ)充定義（類(lèi)似于 C#中常用的屬性）。

我們可以使用系統(tǒng)自帶的 vCDL Editer實(shí)現(xiàn)文件的生成與編輯。

2、CANoe可以編輯和生成ARXML了？

我們?cè)诰庉嬒到y(tǒng)數(shù)據(jù)的功能窗口發(fā)現(xiàn)，我們可以查看ARXML的部分信息，如PDU、DATA Types、Encodings等。

目前模型編輯窗口修改的ARXML參數(shù)只是應(yīng)用于當(dāng)前工程內(nèi)部，修改參數(shù)值和相關(guān)內(nèi)容并不會(huì)改變ARXML數(shù)據(jù)庫(kù)文件本身的內(nèi)容，也無(wú)法生成新的ARXML文件。

此窗口更多的協(xié)助用戶(hù)校對(duì)和匹配通信對(duì)象，以及更改修正關(guān)于以太網(wǎng)通信參數(shù)（如SOME/IP參數(shù)） 等場(chǎng)景使用。

5、為什么綁定功能中SOME/IP也作為綁定的一類(lèi)？

SOME/IP (Scalable service-Oriented Middlewareover IP)，即“運(yùn)行于IP之上的可伸縮的面向服務(wù)的中間件”，是車(chē)載以太網(wǎng)中存在于應(yīng)用層的高層協(xié)議。 “中間件”可以是操作系統(tǒng)，也可以是應(yīng)用程序，也可以是某個(gè)服務(wù)功能。SOME/IP屬于應(yīng)用層協(xié)議，它提供面向服務(wù)的通訊接口。服務(wù)接口包含請(qǐng)求/響應(yīng)方法（R/R Method）,單向請(qǐng)求方法（F&F Method），通知事件（Notification Events）,字段（Fields）?？梢灾С终?qǐng)求/響應(yīng)模式的遠(yuǎn)程服務(wù)調(diào)用，也可以支持訂閱/發(fā)布模式的消息通知。SOMP/IP-SD服務(wù)發(fā)現(xiàn)功能可以發(fā)現(xiàn)服務(wù)提供者的信息以及檢查服務(wù)的狀態(tài)。

服務(wù)是SOME/IP的最核心概念，在一個(gè)服務(wù)中，定義了服務(wù)端（Server）和客戶(hù)端（Client）兩個(gè)角色：服務(wù)端提供服務(wù)，客戶(hù)端調(diào)用服務(wù)。對(duì)于同一個(gè)服務(wù)，只能存在一個(gè)服務(wù)端，但可以同時(shí)存在多個(gè)客戶(hù)端調(diào)用服務(wù)。

SOA本身的特性就是面向服務(wù)，并需要通過(guò)協(xié)議調(diào)用一個(gè)或多個(gè)服務(wù)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互來(lái)滿(mǎn)足系統(tǒng)的業(yè)務(wù)需求。

一個(gè)是面向服務(wù)的架構(gòu)，一個(gè)是面向服務(wù)的通信協(xié)議。SOA架構(gòu)中的服務(wù)可借助SOME/IP在不同的軟件平臺(tái)或操作系統(tǒng)之間共享資源，兩者在此功能中集合是一種必然。

在車(chē)載以太網(wǎng)普及度逐年攀升的時(shí)代，在實(shí)車(chē)上實(shí)現(xiàn)SOA以及進(jìn)行測(cè)試通常會(huì)運(yùn)用到SOME/IP協(xié)議。

6、總結(jié)

CANoe Communication Setup功能為實(shí)現(xiàn)SOA模型的交互和模型測(cè)試提供了全新的接口。用戶(hù)可以通過(guò)CANoe更加靈活地實(shí)現(xiàn)面向服務(wù)架構(gòu)的仿真。

汽車(chē)新四化的發(fā)展，汽車(chē)的功能由過(guò)去的靠特定功能硬件實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向?yàn)樵絹?lái)越多靠功能執(zhí)行模塊實(shí)現(xiàn)，軟件對(duì)汽車(chē)的功能和性能起著決定性作用。

面對(duì)未來(lái)全新的架構(gòu)，CANoe可以繼續(xù)極大程度簡(jiǎn)化測(cè)試與開(kāi)發(fā)流程，幫助用戶(hù)高效開(kāi)發(fā)。

CANoe是德國(guó)Vector公司出的一款總線(xiàn)開(kāi)發(fā)環(huán)境，是網(wǎng)絡(luò)和ECU開(kāi)發(fā)、測(cè)試和分析的專(zhuān)業(yè)工具，支持從需求分析到系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的整個(gè)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)過(guò)程；其豐富的功能和配置選項(xiàng)被OEM和供應(yīng)商的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)工程師、開(kāi)發(fā)工程師和測(cè)試工程師所廣泛使用。

北匯信息作為Vector中國(guó)的合作伙伴，不僅提供相應(yīng)的工具和技術(shù)支持服務(wù)及培訓(xùn)，還針對(duì)不同的應(yīng)用提供相應(yīng)的解決方案，助力中國(guó)客戶(hù)的研發(fā)效率提升。

注：部分圖片來(lái)源于Vector。