基于AUTOSAR PDUs的FlexRay网络开发

1、.基于AUTOSAR PDUs的FlexRay网络开发 Audi正在他们最新的车型上应用FlexRay。FlexRay网络的开发使用与AUTOSAR完全兼容的PDU（协议数据单元）。PDU是应用程序之间交换信号的数据容器，并将应用程序和下层的通信系统解藕。Vector的CANoe作为处理PDU的总线分析和仿真工具，帮助Audi简化开发工作，使得Audi获益良多。      随着面向帧的FIBEX 2.x数据库格式的出现，需要新的描述语义来定义网络结点间的PDU通信。为了克服这个差距，Audi成功的开发出FIBEX+描述语义，而Vector能够在

2、其工具中立即支持FIBEX+。受益于FIBEX+中的经验，Audi在ASAM（自动化和测量系统标准化组织）的FIBEX3.0标准中引入PDU。      来自Audi的持续反馈使得Vector工程师能够在工具开发的早期阶段集成入重要的PDU功能，服务包定期的发给Audi，因而可以对具有PDU通信栈的ECU进行早期测试。Audi将他们最新的FIBEX+数据库版本发给Vector，来保证CANoe的持续兼容。Audi和Vector的紧密合作，加速了工具的开发，并为基于FIBEX+和新的FIBEX3.0的FlexRay网络提供专业的分析和开放平台。&

3、#160;     本文将介绍PDU对FlexRay开发工具CANoe的内部结构和功能的影响，以及Audi工程师如何从良好的工具支持中受益。网络分析中的PDU层      工程师用工具来管理PDU，分析和仿真高级通信数据容器（例如，报文）所包含信号的测试。一个FlexRay帧可以包含多个PDU帧。因为帧的布局可以周期的改变，相同的PDU可以被映射到多个帧中。PDU由一个特定周期中特定槽的FlexRay帧中的位置来唯一识别。Vector在CANoe中通过PDU层来识别PDU（图1）。PDU层引入PDU对象，

4、且它位于总线和用户接口之间。通过在CANoe中关联合适的数据库（FIBEX+或FIBEX3.0）来使能和禁止PDU层。如果PDU层被使能，则网络通信的完整的符号数据库解析（PDU名，信号，定时等）将在PDU层执行。      PDU的主要属性（由更新位定义），被从网络上帧中分离出。因而，网络上的帧可能同时包含有更新和没有更新的PDU。更新位的值可以被可视化为预定义的信号或能够被分析（例如在图形窗口中，见图2），默认情况下，对于PDU进行简单的分析和仿真；若接收到的PDU没有被更新，则被忽略。在详细分析中，未更新的PDU可以被显示并传输到仿真节点

5、。此外，包含有Payload的FlexRay帧能够以所谓的原始帧来显示和接收。这种基于PDU的分析功能在Audi的集成测试中被大量使用。  网络仿真中的PDU层      尽管FlexRay协议定义了帧可以被周期的发送（甚至没有任何的更新），但是PDU没有这种属性。如果PDU没有被更新，接收者通常将不会识别PDU。为了周期的触发接收者，PDU必须周期的更新。如果需要自动的发送设置了更新位的PDU（例如，没有明显的数据更新），网络设计者可以定义这些PDU具有周期性的定时。考虑到这些原因，PDU层上方的IL层被开发以满足这些要求

6、。作为FlexRay协议的扩展，设置了更新位的（没有被更新）PDU可以以任意的周期被循环发送。      报文计数器和校验和的检查被Audi另外定义，但是这是PDU的可选验证属性。实际上，为了简化残余总线的仿真，PDU的更新位、报文计数器和校验和，通过交互层而独立于CANoe中的应用。因而，工程师可以将注意力放在设置合适的信号值上。进一步的使用案例是为了测试ECU的反应，在残余总线仿真中注入故障。因而，CANoe中的每一个自动功能能够被禁止，并且交互层能够被用于故障注入。      和ECU通信

7、的仿真依赖于特定事件的发生（基于事件的仿真）。最为重要的事件之一是从总线上接收到报文或信号值的改变。在这种情况下，由PDU层触发PDU接收和信号改变指示。 性能方面      当接收到FlexRay帧时，PDU将被从帧中抽取出来，并给应用层发出指示。相同的PDU可以被包含在不同的帧中。因而，由PDU层实现PDU从帧中分离。这些过程被高度的优化。在发送PDU时，它们必须被存储在合适的帧中。PDU根据当前（周期）时间可以被放置在不同的帧中，或一组不同的PDU可以被放置于一个帧中。这导致了PDU映射到FlexRay帧中是高度的时间相关并复杂

8、。如果这个过程不足够快，帧槽将丢失。为了获得最好的性能，Vector在FlexRay的VN系列接口卡硬件中实现那些功能。测试基于PDU的网络      Audi和它的一级供应商也从CANoe的AUTOSAR功能中受益。这包括为了测试ECU的AUTOSAR通信栈的通信性能测试（尤其是PDU路由）。这里，能够比较真实的总线实体（原始帧）和符号解释（PDU抽象级别）是非常重要的。这帮助Audi的工程师能够在早期发现原始帧中的不正确PDU或更新位的位置。测试可以被分为两类：一类是应用层的发送行为可以使用更新过的PDU来检查；第二类是信号的完整性可以根据应用来验证。Audi的工程师已经在早期的开发过程中检测出不正确的PDU更新定时。CANoe的PDU测试功能集完全支持这些测试。此外，对于激励和响应的观察，PDU可以由信号（输入面板），更高层的协议（传输，诊断），或被残余总线仿真（CAPL，MATLAB模型等）来交互式放送（PDU面板）。结论      基于PDU的通信，不仅仅用于转变情况下，例如从CAN转向FlexRay网络，也用于全新的FlexRay开发。Audi根据FIBEX+