Autosar CP DDS规范导读

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Autosar CP DDS 主要用途
- 数据通信
  - 中间件协议：作为一种中间件协议，DDS实现了应用程序之间的高效数据通信，能够在不同的软件组件和ECU之间传输数据，确保数据的实时性和可靠性。
  - 跨平台通信：支持在AUTOSAR CP平台上的不同应用和模块之间进行通信，促进了系统的集成和协同工作。
- 功能支持
  - 数据分发：负责将数据从生产者（如传感器、数据源）分发到消费者（如执行器、应用程序），实现了数据的广播和订阅模式，提高了系统的灵活性和可扩展性。
  - QoS管理：提供了一系列的质量服务（QoS）策略，如可靠性、实时性、数据持久性等，开发人员可以根据具体需求选择合适的QoS策略，以满足不同应用场景的要求。
  - 数据序列化与反序列化：按照DDS标准的序列化规则，对数据进行序列化和反序列化，确保数据在传输过程中的完整性和正确性。
- 系统集成
  - 与其他模块集成：与AUTOSAR CP中的其他模块（如RTE、PDU Router、StbM等）紧密集成，共同完成汽车电子系统的功能，如通信管理、时间同步、错误处理等。
  - 支持多种通信协议：DDS可以与其他通信协议（如CAN、LIN、FlexRay等）共存，实现了不同通信协议之间的数据交换和集成。
Autosar CP DDS 使用注意事项
- 功能限制
  - 明确了不支持的功能，如DDS动态发现、AP/CP通过RPC通信的互操作性、DDS/CAN数据网关、共享内存通信、立即传输和接收、PDU元数据等，在使用时需要注意这些限制，避免出现功能不匹配的情况。
  - 对通信路径进行了限制，只支持特定的通信方式，如基于信号的带发送/接收接口、面向服务等，开发人员在设计系统时需要根据实际需求选择合适的通信路径。
- 配置要求
  - 配置参数较多，需要仔细配置，如DdsDevErrorDetect、DdsMainRxFunctionPeriod、DdsMainTxFunctionPeriod等，配置错误可能会导致系统无法正常工作。
  - 配置过程中需要注意各个参数之间的关系，如队列大小、处理周期和算法等，需要根据系统的性能和需求进行合理配置。
- 安全要求
  - 安全机制的实现需要依赖于DDS - Security规范和CSM库，开发人员需要正确配置密钥管理和MAC计算与验证，确保数据的安全性。
  - 在使用过程中，需要注意安全事件的处理，如MAC计算失败、MAC检查失败等，及时采取相应的措施，保证系统的安全。
- 错误处理
  - 定义了多种错误类型，如开发错误、运行时错误、CSM库错误、CSM检查错误、CRC检查失败等，开发人员需要在代码中正确处理这些错误，避免错误的扩散和系统的崩溃。
  - 错误处理机制需要与其他模块（如Default Error Tracer）协同工作，确保错误信息能够及时准确地报告和处理。
与其他相关模块的关系
- 依赖关系
  - 下层模块：依赖于RTE、PDU Router、StbM、Default Error Tracer、Crypto Service Manager、Cyclic Redundancy Check等模块提供的服务和支持，如初始化、网络通信、时间同步、错误处理、加密解密等。
  - 上层模块：为上层应用提供数据分发和通信服务，上层应用通过调用DDS的API来实现数据的发布和订阅。
- 交互关系
  - 数据交互：通过定义明确的API和回调函数，与其他模块进行数据交互，如接收数据、发送数据、确认传输等。
  - 事件通知：其他模块通过事件通知的方式，向DDS模块发送重要事件信息，如网络连接状态变化、数据接收事件等，DDS模块根据这些事件信息进行相应的处理和响应。
使用场景举例
- 汽车电子系统中的传感器数据传输
  - 场景描述：在汽车电子系统中，多个传感器（如车速传感器、温度传感器等）需要将采集到的数据传输到控制单元和其他应用程序中进行处理和控制。
  - 使用过程
    - 数据发布：传感器通过DDS将采集到的数据以特定的主题（Topic）进行发布，例如“VehicleSpeed”、“Temperature”等主题。
    - 数据订阅：控制单元和其他应用程序通过订阅相应的主题，接收传感器发布的数据。例如，车速控制单元订阅“VehicleSpeed”主题，温度控制单元订阅“Temperature”主题。
    - 数据处理：接收方根据订阅的主题，对收到的数据进行处理和控制，如根据车速数据控制发动机转速，根据温度数据控制空调系统等。
- 车辆网络中的诊断信息传输
  - 场景描述：在车辆网络中，诊断设备需要将车辆的诊断信息传输到维修中心或其他相关设备进行分析和处理。
  - 使用过程
    - 数据发布：诊断设备通过DDS将车辆的诊断信息以特定的主题进行发布，例如“VehicleDiagnostics”主题。
    - 数据订阅：维修中心或其他相关设备通过订阅“VehicleDiagnostics”主题，接收诊断信息。
    - 数据处理：接收方对收到的诊断信息进行分析和处理，如确定车辆的故障类型、位置等，并生成相应的维修建议。
C++ 代码解析工作原理
以下是一个简单的C++ 代码示例，用于解析AUTOSAR CP中DDS的工作原理：

#include <iostream>
#include <string>
#include <vector>// 模拟RTE模块
class RTE {
public:void callMainFunctions() {std::cout << "RTE: Calling DDS main functions" << std::endl;// 模拟调用DDS主函数ddsMainFunctionTx();ddsMainFunctionRx();}
};// 模拟PDU Router模块
class PDU_Router {
public:void forwardData(PduIdType pduld, const PduInfoType* pduInfo) {std::cout << "PDU_Router: Forwarding data with PDU ID: " << pduld << std::endl;// 模拟数据转发if (pduInfo->isTransmit()) {ddsTransmit(pduld, pduInfo);} else {ddsRxIndication(pduld, pduInfo);}}
};// 模拟StbM模块
class StbM {
public:void getCurrentTime() {std::cout << "StbM: Getting current time" << std::endl;// 模拟获取当前时间}
};// 模拟Default Error Tracer模块
class DefaultErrorTracer {
public:void reportError(std::string errorMessage) {std::cout << "DefaultErrorTracer: Reporting error: " << errorMessage << std::endl;// 模拟错误报告}
};// 模拟Crypto Service Manager模块
class CryptoServiceManager {
public:void generateMAC() {std::cout << "CryptoServiceManager: Generating MAC" << std::endl;// 模拟生成MAC}void verifyMAC() {std::cout << "CryptoServiceManager: Verifying MAC" << std::endl;// 模拟验证MAC}
};// 模拟DDS模块
class DDS {
private:RTE* rte;PDU_Router* pduRouter;StbM* stbM;DefaultErrorTracer* errorTracer;CryptoServiceManager* cryptoManager;public:DDS(RTE* rte, PDU_Router* pduRouter, StbM* stbM, DefaultErrorTracer* errorTracer, CryptoServiceManager* cryptoManager): rte(rte), pduRouter(pduRouter), stbM(stbM), errorTracer(errorTracer), cryptoManager(cryptoManager) {}void init() {std::cout << "DDS: Initializing..." << std::endl;// 初始化操作，例如设置配置、初始化变量等}void ddsMainFunctionTx() {std::cout << "DDS: Main function for transmission" << std::endl;// 模拟传输过程std::vector<PduInfoType> transmittedPdus;// 假设从应用层获取要传输的数据，并封装为PduInfoType对象，添加到transmittedPdus中for (const auto& pduInfo : transmittedPdus) {PduIdType pduld = generatePDUID(); // 模拟生成PDU IDif (pduInfo.isValid()) {if (sendData(pduld, pduInfo)) {std::cout << "DDS: Transmitted data successfully" << std::endl;pduRouter->forwardData(pduld, &pduInfo);} else {std::cout << "DDS: Transmission failed" << std::endl;errorTracer->reportError("DDS transmission failed");}} else {std::cout << "DDS: Invalid data, not transmitted" << std::endl;}}}void ddsMainFunctionRx() {std::cout << "DDS: Main function for reception" << std::endl;// 模拟接收过程std::vector<PduInfoType> receivedPdus;// 假设从底层接收数据，并封装为PduInfoType对象，添加到receivedPdus中for (const auto& pduInfo : receivedPdus) {PduIdType pduld = pduInfo.getPDUID();if (processData(pduld, pduInfo)) {std::cout << "DDS: Processed received data successfully" << std::endl;pduRouter->forwardData(pduld, &pduInfo);} else {std::cout << "DDS: Processing received data failed" << std::endl;errorTracer->reportError("DDS data processing failed");}}}bool sendData(PduIdType pduld, const PduInfoType& pduInfo) {// 模拟数据发送过程，这里可以添加实际的发送逻辑std::cout << "DDS: Sending data with PDU ID: " << pduld << std::endl;// 假设发送成功return true;}bool processData(PduIdType pduld, const PduInfoType& pduInfo) {// 模拟数据处理过程，这里可以添加实际的处理逻辑std::cout << "DDS: Processing data with PDU ID: " << pduld << std::endl;// 假设处理成功return true;}PduIdType generatePDUID() {// 模拟生成PDU ID的过程static int pduldCounter = 0;return pduldCounter++;}
};int main() {RTE rte;PDU_Router pduRouter;StbM stbM;DefaultErrorTracer errorTracer;CryptoServiceManager cryptoManager;DDS dds(&rte, &pduRouter, &stbM, &errorTracer, &cryptoManager);dds.init();rte.callMainFunctions();return 0;
}

在上述示例中：

模块模拟
- 定义了多个类来模拟AUTOSAR CP中与DDS相关的模块，如RTE、PDU_Router、StbM、DefaultErrorTracer和CryptoServiceManager。
- DDS类作为核心模块，维护了对其他模块的指针，并实现了DDS的主要功能，包括初始化、传输和接收过程。
工作流程
- 初始化阶段
  - 在main函数中，创建了各个模块的实例，并将它们传递给DDS的构造函数进行初始化。
  - DDS调用init方法进行初始化操作，完成模块的基本设置。
- 运行阶段
  - 主函数调用：RTE调用DDS的ddsMainFunctionTx和ddsMainFunctionRx函数来执行传输和接收过程。
  - 传输过程
    - 在ddsMainFunctionTx函数中，模拟从应用层获取要传输的数据，并将其封装为PduInfoType对象。
    - 生成PDU ID，并调用sendData方法进行数据发送，这里模拟发送成功。
    - 如果发送成功，将PDU ID和数据信息传递给PDU_Router进行转发。
  - 接收过程
    - 在ddsMainFunctionRx函数中，模拟从底层接收数据，并将其封装为PduInfoType对象。
    - 对接收的数据进行处理，调用processData方法进行处理，这里模拟处理成功。
    - 如果处理成功，将PDU ID和数据信息传递给PDU_Router进行转发。
  - 错误处理
    - 如果在传输或接收过程中出现错误，DDS会调用errorTracer的reportError方法进行错误报告。
      通过这个简单的示例，可以大致了解AUTOSAR CP中DDS的工作原理，包括与其他模块的交互、数据的传输和接收过程、错误处理等方面。在实际应用中，DDS的功能会更加复杂，需要根据具体的需求进行更多的配置和实现。