基于DDS数据分发服务实现软件定义汽车架构中AUTOSAR的无缝集成

基于DDS数据分发服务实现软件定义汽车架构中AUTOSAR的无缝集成

在汽车电子领域，AUTOSAR扮演着至关重要的角色，其分布式通信模式是实现车辆复杂功能的关键支撑。随着汽车技术的发展，数据分发服务（DDS）逐渐崭露头角，成为汽车通信领域的重要技术。本文将为您详细介绍AUTOSAR中的两种通信范式及其在经典平台和自适应平台中的实现方式，重点探讨DDS技术在汽车通信领域的应用及其与AUTOSAR的集成。

AUTOSAR分布式通信模式剖析

在汽车电子领域，AUTOSAR扮演着至关重要的角色，其分布式通信模式是实现车辆复杂功能的关键支撑。

在AUTOSAR发展初期，分布式通信主要围绕面向信号的通信展开。在此模式下，应用程序通过配置与编程，实现不同类型信号样本的交换，这构成了软件运行的基本原理。在通信起始阶段，需执行发现过程，当两个分别提供和需求相同服务的应用程序相互匹配后，便会借助多种通道进行通信，包括基于事件、基于触发的通信方式，其中基于远程过程调用（RPC）字段的通信也较为常见，并且应用程序之间还会交换可用性信息。

在AUTOSAR中，这两种通信范式具体是如何实现的呢？目前，AUTOSAR拥有两个核心的软件平台：经典平台和自适应平台。这两个平台都为用户应用程序提供了坚实的通信框架。

在经典平台中，运行时环境框架扮演着举足轻重的角色。它不仅提供了发送/接收通信功能，还通过多个底层的转换器和基本软件模块来序列化、路由和封装数据，确保数据在传输过程中的完整性和准确性。同时，RTE还负责管理与传输层的交互，确保通信的顺畅进行。

而在自适应平台中，通信管理框架则以其现代化的设计理念脱颖而出。它也提供了面向服务的通信等功能，并且建立在更简洁的网络绑定架构之上。每个网络绑定都实现了序列化、封装以及与传输层的交互，使得通信过程更加高效、灵活。

DDS技术解析及其在SDV中的优势

随着汽车技术的发展，数据分发服务（DDS）逐渐崭露头角，成为汽车通信领域的重要技术。DDS是由对象管理组织（OMG）成员公司开发的约14个标准组成的系列，这些标准共同构成了完整的分布式通信软件框架。

DDS是一种面向数据的通信框架，其最大特点是完全独立于传输方式，不依赖于特定的网络类型，如IP网络或园区网等。在AUTOSAR架构中，DDS的应用十分灵活，既可以在经典平台中通过RTE使用，也能在自适应平台中借助DDS网络发现功能实现通信。DDS在协议和API中均内置了安全措施与元素，依赖多种协议保障安全，这些协议统称为DDS安全协议。

在软件定义汽车（SDV）的大背景下，DDS的重要性愈发凸显。SDV面临着诸多挑战，规模庞大是其中之一，系统中存在数以百万计的代码行，需要确保其稳定运行与良好功能。可信度也是关键问题，如今的车辆用户期望车辆在使用过程中不断发展、改进并增值。此外，合规性要求也不容忽视，汽车行业存在众多规则和法规，不遵守这些规定将无法实现系统的可扩展性和可信度。

DDS在应对这些挑战方面具有显著优势。在规模方面，它提供了完全分布式的通信框架，兼具面向数据和面向服务的特性，这两种模式已被证明在构建可扩展系统时极为高效且适用。在可升级性上，DDS具备一定程度的模块化和标准化，并且在语言、平台和传输方面具有高度独立性。在合规性方面，DDS内置的功能能够确保系统通信可靠、冗余、持久、高性能且高效，所有这些特性均在同一框架内实现。

图源：RTI

汽车系统往往依赖第三方生态系统，如高级驾驶辅助系统（ADAS）、人工智能、远程信息处理等。在这种情况下，仅依靠AUTOSAR及其平台难以实现网络上的DDS通信。在自适应平台中，可利用DDS网络发现功能，通过特定方式在网络中进行DDS通信。DDS的优势还体现在，任何其他平台都可依赖其标准API和类型系统，使用DDS媒介或实现方式进行通信。如此一来，网络中的车辆便能运用DDS实时发布订阅协议进行通信。

DDS与AUTOSAR的集成及市场应用展望

DDS与AUTOSAR的集成是汽车电子领域的重要发展方向。自2015年左右，RTI公司便与AUTOSAR社区展开合作。在2018年11月发布的版本中，首次在通信管理功能集群中发布了DDS网络发现功能。此后，不断在自适应平台和经典平台中增加DDS集成功能，并将一些通用元素融入基础包，实现了不同平台间规范内容的复用，同时还能与AUTOSAR之外的外部平台共享协议。

在基础层规范方面，制定了面向服务的发现和通信的中间件要求、协议及规范。在此基础上，针对经典平台和自适应平台分别构建规范。经典平台规范主要涉及基础软件模块，而自适应平台规范更多关注DDS网络发现及其部署创新。

在实际应用中，DDS与AUTOSAR的集成方式多样。若想快速将DDS集成到电子控制单元（ECU）平台，可直接引入DDS标准API库，从软件组件入手实现DDS在车辆上的运行。若遵循AUTOSAR方法论以及ECU建模和配置流程，则可从更高层级入手，在RTE层面配置ECU使其与DDS协同工作，这在过去两三年已成为现实。在系统设计阶段使用DDS，能够对系统中的所有通信进行建模，后续进行ECU提取和ECU配置时，可依据系统设计自动生成，形成一个完整的闭环，大大降低了将DDS作为通信技术集成到车辆中的难度。

值得注意的是，DDS拥有自己的建模技术，与AUTOSAR建模技术并非相互排斥，二者可并行运行甚至结合使用。在DDS中，可基于系统的数据类型、服务质量（QS）策略、不同主题、应用程序和节点进行系统设计，并通过代码生成创建实现模板，用于创建应用程序以及进行ECU配置和生成等工作。

从市场应用角度来看，DDS与AUTOSAR集成的解决方案已逐渐进入市场。RTI公司很自豪能与AUTOSAR技术领域的领先公司之一Vector合作。未来，计划在明年使用Vector RTI技术完成系统设计、诊断、经典平台部署、自适应平台部署等一系列工作，为汽车电子系统的发展提供更全面、高效的技术支持。这不仅将推动汽车行业在通信技术方面的进步，也将为车辆的智能化、网联化发展奠定坚实基础，助力汽车行业在不断变化的市场环境中更好地满足用户需求，实现可持续发展。