從研發(fā)到測試SDV域控制器的調試日志

在汽車軟件復雜度不斷攀升的今天，對不同核或分區(qū)上運行的復雜軟件進行調試或追蹤極具挑戰(zhàn)性，并且在POSIX系統(tǒng)或車輛上的復雜軟件進行分步調試往往更具挑戰(zhàn)。所以，如何在SDV域控制器開發(fā)測試環(huán)境中，將應用程序、中間件和內核日志與時間戳等信息同步結合匯聚到同一個日志流，以便更好服務軟件工廠或“黑燈”測試工廠，亦或為云端AI平臺提供日志調試軟件？AUTOSAR推出的組件DLT，其邏輯已從診斷日志追蹤（DiagnosticLog andTrace）演變?yōu)楦訉挿阂饬x的開發(fā)日志追蹤（DevelopmentLog andTrace）。

圖1 面向SDV平臺集成DLT調試日志

通常部分軟件開發(fā)工程師有配置ECU的硬件調試環(huán)境，但其它工程師幾乎沒有配置“Debug”ECU問題的環(huán)境。DLT作為ECU軟件的模塊匯聚調試日志并追蹤ECU內部問題，可以加速問題排查和解決。過往通過CANoe或CANoe Option AMD/XCP集成不同調試器或XCP獲取軟件狀態(tài)，但是面向研發(fā)環(huán)境表現(xiàn)出廣泛的多樣性：

不同品牌調試器和調試器擴展模塊

ECU平臺多樣性和電路連接多樣性

不同軟件配置環(huán)境的License

不同的構建設置（例如，軟件工廠、HIL Farm）

圖2 CANoe Option AMD/XCP集成不同調試器或XCP獲取日志

通過統(tǒng)一的DLT作為調試手段增加軟件測試的靈活性和效果，允許根據(jù)嚴重性級別（例如“致命”、“錯誤”或“信息”）對調試信息進行過濾。該過濾器可以通過外部日志工具發(fā)送的DLT控制消息在運行時進行修改。還可以直接通知應用程序新的過濾級別，以便僅針對所選的嚴重性級別生成調試信息，運行時將消息分配到另一個通信總線上，或將修改后的DLT配置存儲為NV存儲（如果硬件支持的話）。開發(fā)與測試工程師使用CANoe Option AMD/XCP在支持CCP/XCP的同時，也可直接用其實現(xiàn)DLT數(shù)據(jù)進行在線采集或離線分析。

圖3 CANoe Option AMD/XCP直接獲取XCP或DLT日志

Part 1

DLT應用場景和協(xié)議概述

DLT是一個AUTOSAR基礎軟件模塊。雖然DLT協(xié)議與總線無關，但建議使用高帶寬總線，如以太網。盡管如此，DLT協(xié)議并不局限于以太網的使用，使得在沒有調試器的情況下調試ECU成為可能，并允許用戶在運行時進行配置。

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使用DLT進行常規(guī)日志記錄：

應用程序/軟件組件向DLT模塊提供日志消息

日志消息要么被過濾，要么由DLT模塊創(chuàng)建DLT消息（取決于日志級別）

DLT模塊將DLT消息發(fā)送到通信總線

外部客戶端接收并存儲DLT消息

圖4 AUTOSAR DLT常規(guī)日志記錄

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中間件VFB日志：

中間件調用DLT模塊提供的接口函數(shù)，該函數(shù)調用DLT API生成追蹤消息

DLT模塊將追蹤消息發(fā)送到DLT通信模塊接口

DLT通信模塊將追蹤消息轉發(fā)到網絡

外部客戶端接收并存儲追蹤消息

圖5 中間件通過DLT記錄日志

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運行時配置DLT日志：

外部客戶端設置日志和追蹤級別，并將更改發(fā)送至DLT模塊

通過DLT控制消息將更改發(fā)送到DLT模塊

DLT模塊相應地調整其過濾設置的配置

DLT模塊通知應用程序新的日志級別

圖6 運行時配置DLT日志

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非冗長模式（Non-verbose）傳輸日志：使用外部解析文件的方式來高效解析有效數(shù)據(jù)載荷，從而避免在通信總線上發(fā)送關于變量的元素數(shù)據(jù)，達到節(jié)省總線通信開銷的目的。外部DLT客戶端將這些元數(shù)據(jù)與接收到的參數(shù)值合并存儲。

應用程序/軟件組件向DLT模塊提供Non-verbose的日志數(shù)據(jù)

DLT模塊過濾并生成DLT消息

DLT模塊將DLT消息發(fā)送到通信總線

外部客戶端從外部文件中獲取元信息

合并的信息由外部客戶端存儲

圖7 Non-verbose模式日志

DLT協(xié)議是一種高層協(xié)議，與具體使用哪種總線無關。AUTOSAR規(guī)范中的DLT協(xié)議目前定義了v1和v2兩個版本，并在Log and Trace Protocol Specification中隨AUTOSAR各個Release逐步演進和規(guī)范化，例如在AUTOSAR FO R19-11及后續(xù)R24-11（PRS）中對相關能力進行了完善和擴展。在AUTOSAR發(fā)布的早期階段（約2010年前后），Vector在ECU軟件與工具鏈中對日志與追蹤機制進行了大量工程實踐，用于開發(fā)調試和問題分析，并隨著AUTOSAR 規(guī)范的演進持續(xù)支持和實現(xiàn)DLT協(xié)議，最終發(fā)展到當前廣泛使用的v2版本。

DLT v1版本包頭簡單、報文開銷小，因而在帶寬受限或資源受限的ECU上能夠實現(xiàn)低成本部署。

圖8 DLT v1版本標準報頭

圖9 DLT v1版本擴展報頭

DLT v2支持可變長度ID（動態(tài)ID）、高精度時間戳、分段傳輸（即報文超過單幀長度可切分并重組），更適合大載荷的場景。

圖10 DLT v2版本標準報頭

圖11 DLT v2版本擴展報頭

協(xié)議中還定義了兩種模式，分別是Verbose和Non-verbose模式，兩種模式在日志消息的嚴重性等級均提供：FATAL、ERROR、WARNING、INFO、DEBUG和VERBOSE。兩種模式的區(qū)別為：

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Verbose模式：發(fā)送包含所有參數(shù)/文本的完整消息，便于閱讀與分析，但會消耗更多帶寬。

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Non-verbose模式：可發(fā)送更緊湊的消息（例如僅發(fā)送參數(shù)或ID），消息結構可以通過FIBEX或ARXML數(shù)據(jù)庫文件解析，適合在帶寬受限場景降低開銷。

Part 2

日志追蹤“利器”

– 帶有DLT功能的CANoe Option AMD/XCP

通過收集日志信息來驗證ECU的正確功能，捕獲ECU的追蹤數(shù)據(jù)確保狀態(tài)流的正確變化，檢測ECU是否報告了錯誤（例如，配置錯誤或基礎軟件BSW錯誤），驗證從ECU生成的事件順序是否正確。針對如上需求，ECU需要集成對應的DLT軟件模塊：

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基于XCP的DLT集成：現(xiàn)有XCP協(xié)議棧上只需將DLT API調用添加到定義事件中，配置中啟用相關功能則DET和DEM事件將自動傳輸，DEM事件支持按需過濾。

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基于AUTOSAR的DLT集成：作為XCP DLT的替代方案，允許API更改DLT的日志級別，滿足整車廠集成DLT的功能要求。根據(jù)AUTOSAR日志定義控制日志級別（致命、錯誤、警告、調試、信息、詳細），將所有日志和追蹤聚集到集中式AUTOSAR服務組件中，基于軟件的時間信息、多核和分區(qū)日志。如AUTOSAR AP中ara::log提供每個階段的日志信息API，日志通過配置發(fā)送到特定日志接收器，若需要可通過DLT實現(xiàn)遠程調試。

CANoe Option AMD/XCP支持在開發(fā)與調試過程中加載A2L文件到CANoe中，并支持DaVinci工具在配置協(xié)議棧時可額外配置測量代碼，直接生成測試代碼用于CPU負載、任務執(zhí)行等信息用于后續(xù)自動化驗證。

圖12 CANoe支持A2L集成用于DLT與運行測量

CANoe支持在線和離線分析DLT數(shù)據(jù)，可通過總線接口卡連接真實ECU獲取調試日志，對虛擬機如WSL中的vECU可通過集成SIL Kit來獲取調試日志。

圖13 真實ECU或虛擬ECU可通過CANoe實現(xiàn)DLT調試日志

CANoe支持Non-verbose和Verbose兩種模式，支持一鍵生成對應FIBEX中變量到CANoe工程，也可在配置工程節(jié)點后導入對應變量。

圖14 CANoe中DLT配置流程

對于Non-verbose模式消息的解析，插件根據(jù)FIBEX文件自動生成的變量，DLT變量緊隨每幀Ethernet Packet，直接被解析并顯示在Trace窗口，并可在Graphics窗口中以動態(tài)曲線方式顯示DLT日志信息。

圖15 CANoe解析Non-verbose模式日志

對于Verbose模式消息的解析，具體的Payload會直接被解析成結構體，并在Trace窗口顯示。

圖16 CANoe解析Verbose模式日志

同時CANoe支持發(fā)送DLT Control Message，如Set Log Level命令。

圖17 使用CANoe發(fā)送DLT Control Message

Part 3

總結和展望

SDV發(fā)展迭代必然需要更豐富的調試手段。AUTOSAR DLT作為調試器之外的另一種獲取調試日志的方式，將更好服務車輛開發(fā)各環(huán)節(jié)。CANoe Option AMD/XCP配合DLT功能提供更加全面的功能，在獲取CCP/XCP數(shù)據(jù)日志信息的同時，助力工程師更好地通過DLT分析和調試ECU。當然在車輛生產時，DLT應當關閉以滿足網絡安全需求。DLT技術也在迭代，CANoe也將更好支持“軟調試”技術，進一步提升便利性。