前言

2021年，汽車界的熱門話題層出不窮：互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)進軍汽車界，軟件定義汽車，某斯拉事件，全球芯片短缺等等。

這次文章的關鍵詞與軟件定義汽車有關：SOA。

我們這次來聊一聊怎么通過我們熟悉的CANoe工具去實現(xiàn)SOA的相關功能。

什么是SOA

SOA的全稱是面向服務架構(gòu)，它可以根據(jù)需求通過網(wǎng)絡對松散耦合的粗粒度應用組件進行分布式部署、組合和使用。服務層是SOA的基礎，可以直接被應用調(diào)用，從而有效控制系統(tǒng)中與軟件代理交互的人為依賴性。（來源：百度百科）

SOA里面涉及服務，接口、服務提供者、服務消費者等概念。

• 服務：實現(xiàn)某種功能的函數(shù)或方法，是一個可遠程訪問并獨立執(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)名稱或一個封裝的API；
• 服務提供者：提供服務功能 如算法，數(shù)據(jù)源；
• 服務消費者：如消費數(shù)據(jù)，使用功能。

但是SOA的架構(gòu)為什么要在汽車上應用？

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

根據(jù)上面的例子我們可以清晰的看出：

對于傳統(tǒng)面向信號的架構(gòu)來說，增加新功能所需要的步驟更加繁瑣，增加了我們對于開發(fā)本身的成本，也可以透過整個流程看出，面向信號的架構(gòu)對于系統(tǒng)本身的利用率并不高。

面向服務的架構(gòu)對于ECU的更新版本、更新信號庫、代碼修改等過程更加簡便和靈活。簡化成了注冊服務與調(diào)用API。節(jié)約了時間成本，讓整個系統(tǒng)的功能可擴展性極大擴張。

汽車在不斷提高智能化水平；引入智能駕駛，V2X等技術(shù)的同時，也更加關注用戶的體驗與需求。軟件的迭代、OTA等功能的使用也越來越廣泛和頻繁。在我們傳統(tǒng)的電子電氣架構(gòu)下，我們可擴展的功能越來越有限，我們需要一個功能可擴展性強、軟硬件松散耦合、標準化接口、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功能主要的使用場景是建立SOA仿真通信。SOA的核心是服務，任何功能都可以鏈接到“服務”，并且服務的提供者和消費者都可以自由地改變。因此Communication Setup功能主要是在環(huán)境中實現(xiàn)不同的服務的鏈接，這些服務鏈接不僅局限于數(shù)據(jù)庫中的定義，可以在CANoe仿真環(huán)境中動態(tài)地建立連接。

在Communication Setup中將應用層與實際傳輸介質(zhì)分離。我們在這里使用通信對象來描述應用層信息，通信對象可以是服務、PDU或者信號。在此環(huán)境下，通信對象可以完全獨立于網(wǎng)絡通信介質(zhì)，在CANoe中進行純粹的模擬通信。

通信對象可以通過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。我們可以通過以太網(wǎng)協(xié)議實現(xiàn)端對端的Server與Client仿真相關的SOA功能。
• 第二種是通過抽象綁定，這類綁定一般是在開發(fā)的早期階段，通過抽象綁定，無需定義底層協(xié)議，注重的是應用的通信。

我們可以通過以上表格了解傳統(tǒng)工程仿真的元素與SOA仿真元素的對應關系。

配置流程介紹

打開CANoe后即進入仿真標簽，找到左上角系統(tǒng)與通信窗口。

之后進入到配置界面。

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。

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

導入完成后回到配置界面

添加應用模型文件（.CAN/.CS/.DLL等）。

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

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

完成后點擊OK保存。

在CANoe 15.0版本中，通過讀取ARXML或vCDL等數(shù)據(jù)文件，文件預先設置了節(jié)點角色，可直接進入服務查看通信綁定狀態(tài)。

如綁定SOME/IP

或者是抽象綁定

基本配置完成后，之后我們再進入系統(tǒng)瀏覽器，查看之前加載好的所有數(shù)據(jù)。

左側(cè)的菜單欄中對我們的測試功能進行了分類，分為系統(tǒng)定義與預定義。

預定義的分類下是我們在數(shù)據(jù)庫導入的時候定義好的。

我們可以在窗口右上角切換用例的運行環(huán)境。

如果我們的被測對象是真實設備，并且已經(jīng)與CANoe進行了連接，可以將右上角的用例狀態(tài)切換為environment simulation。

切換后我們再將state的信息切換為REAL(Device)。此時我們的被測系統(tǒng)是真實的，而環(huán)境是仿真出來的。

如果我們也沒有真實的硬件設備，我們把右上角狀態(tài)切換為test the tester。

切換后我們的state的信息會切換為simulated。此時我們的被測系統(tǒng)和環(huán)境都是仿真出來的。

我們也可以借助此窗口查看系統(tǒng)的通信關系。

通信的拓撲圖可以直觀查看到。

工具欄也可查看選擇的端點內(nèi)包含的通信對象。

配置完成后，點擊熟悉的黃色閃電?按鈕，就可以進行CANoe的SOA功能仿真啦。

知識補充

1、在SOA仿真中我們看到了一種新的數(shù)據(jù)源格式：vCDL

首字母縮寫詞 vCDL代表 Vector Communication Description Language，是一種域特定語言 (DSLClosed)，用于描述 CANoe中的通信對象。 vCDL允許通過用于簡單和基于文本的通信對象配置的工具擴展 CANoe通信概念。 通信對象及其各自的參數(shù)以類似于最常見編程語言的語法定義。 該語言的主要設計目標是能夠用很少的語言元素映射簡單的結(jié)構(gòu)。 如果需要復雜的配置，擴展語法允許通過屬性補充定義（類似于 C#中常用的屬性）。

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

2、CANoe可以編輯和生成ARXML了？

我們在編輯系統(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)只是應用于當前工程內(nèi)部，修改參數(shù)值和相關內(nèi)容并不會改變ARXML數(shù)據(jù)庫文件本身的內(nèi)容，也無法生成新的ARXML文件。

此窗口更多的協(xié)助用戶校對和匹配通信對象，以及更改修正關于以太網(wǎng)通信參數(shù)（如SOME/IP參數(shù)） 等場景使用。

5、為什么綁定功能中SOME/IP也作為綁定的一類？

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

服務是SOME/IP的最核心概念，在一個服務中，定義了服務端（Server）和客戶端（Client）兩個角色：服務端提供服務，客戶端調(diào)用服務。對于同一個服務，只能存在一個服務端，但可以同時存在多個客戶端調(diào)用服務。

SOA本身的特性就是面向服務，并需要通過協(xié)議調(diào)用一個或多個服務進行數(shù)據(jù)交互來滿足系統(tǒng)的業(yè)務需求。

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

在車載以太網(wǎng)普及度逐年攀升的時代，在實車上實現(xiàn)SOA以及進行測試通常會運用到SOME/IP協(xié)議。

6、總結(jié)

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

汽車新四化的發(fā)展，汽車的功能由過去的靠特定功能硬件實現(xiàn)轉(zhuǎn)向為越來越多靠功能執(zhí)行模塊實現(xiàn)，軟件對汽車的功能和性能起著決定性作用。

面對未來全新的架構(gòu)，CANoe可以繼續(xù)極大程度簡化測試與開發(fā)流程，幫助用戶高效開發(fā)。

CANoe是德國Vector公司出的一款總線開發(fā)環(huán)境，是網(wǎng)絡和ECU開發(fā)、測試和分析的專業(yè)工具，支持從需求分析到系統(tǒng)實現(xiàn)的整個系統(tǒng)開發(fā)過程；其豐富的功能和配置選項被OEM和供應商的網(wǎng)絡設計工程師、開發(fā)工程師和測試工程師所廣泛使用。

北匯信息作為Vector中國的合作伙伴，不僅提供相應的工具和技術(shù)支持服務及培訓，還針對不同的應用提供相應的解決方案，助力中國客戶的研發(fā)效率提升。

注：部分圖片來源于Vector。