车载以太网的分层结构解析

车载以太网通常采用OSI（开放系统互连）模型的分层结构，该模型将网络通信划分为七个不同的层次，每个层次负责不同的功能。以下是车载以太网的分层结构，与OSI模型的对应关系：

应用层（Application Layer）：

负责定义应用程序之间的通信和数据交换规则。

用于实现车辆应用层的数据交换，如车载娱乐系统、导航系统等。

表示层（Presentation Layer）：

主要负责数据格式的转换、加密和压缩等，以确保不同设备间的数据格式兼容。

在车载以太网中可能用于数据的编解码，以便不同系统之间的通信。

会话层（Session Layer）：

管理和维护数据传输中的会话和连接。

可以用于车载网络中的连接管理和状态维护。

传输层（Transport Layer）：

负责数据分割、重组和错误检测等，以确保数据可靠传输。

在车载以太网中可能用于TCP（传输控制协议）或UDP（用户数据报协议）传输，以满足不同应用的需求。

网络层（Network Layer）：

负责数据的路由和寻址，确保数据能够在网络中正确传输。

在车载以太网中可能涉及IP（Internet协议）寻址和路由。

数据链路层（Data Link Layer）：

分为两个子层：逻辑链路控制（LLC）子层和介质访问控制（MAC）子层。

MAC子层负责帧的组装和解析，以及访问物理媒体的控制。

在车载以太网中，常使用Ethernet协议作为数据链路层的协议。

物理层（Physical Layer）：

负责实际的物理信号传输，包括电压、频率、编码方式等。

在车载以太网中，物理层实现了数据的电气传输，如使用双绞线、光纤等传输介质。

简化为如下五层分层结构：

Someip，Someipsd，Doip位于以太第五层应用层：Someip协议，，Someipsd协议，doip协议本质上是规定了对网络层传递的数据的处理，适应了不同的应用场景。在CP中，实际上Soad，SD，Doip，Soemipxf都是在实现应用层功能。

SOME/IP的业务流程：

1）SWC通过RTE接口将数据传递至RTE中。

2）RTE通过使用SOMEIPXF的功能实现序列化，即将SWC输出的结构体数据序列化为字节流信号。

3）Ldcom模块位于RTE与PDUR之间的模块，负责将RTE中的字节流信号转换成pdu数据传递给PDUR。

4）PDUR模块作为CP中最重要的路由模块，能实现模块与模块之间的PDU路由，在SOMEIP架构中，以太网通信一定要经过Soad模块，因此PDUR实现了以太PDU数据在LDCOM与SOAD之间的路由。

5）在上述模块中，SOMEIP数据本质上还是以PDU的形式进行传递，但是以太网是以套节字（包括本地ip地址，远程ip地址，本地port，远程port，UDP/TCP协议）为基础的通信。SOAD实现了在基于PDU的 AUTOSAR通信服务模块和基于SOCKET的TCP/IP堆栈之间创建一个链接。为PDU选择合适套接字进行报文的发送或者接收。

6）在Someip报文发送链路中，TCPIP模块会为以太网报文增加链路层,网络层,传输层的报文头，链路层：本地的mac地址以及对端的mac地址。网络层：本地的ip地址，对端的ip地址，传输层：本地的port，对端的port，TCP/UDP协议。

SOME/IP SD服务发现的流程：

1）对于SoemipSd服务发现报文的发送与接收，依然会用到Soad，TCPIP,EthIf，Eth模块，这些模块属于公共模块，无论是doip，sd还是someip都会用到这些模块做基础数据传输。

2）服务发现报文作为格式固定的报文数据，不需要用户自定义Payload，直接发送至SD模块进行处理，不需要通过PDUR，Ldcom等模块。

3）SD在收到SomeipSd服务发现报文之后，通过内部的协议计算，对Soad的以太网发送进行实时控制。

DoIP的流程：

1）诊断仪或者作为诊断Client端的ECU发送的基于以太的诊断报文通过Switch能够转发至对应ECU中。

2）在诊断报文的收发中，Soad，TCPIP.Ethif，Eth作为公共模块，完成数据链路层以及传输层的报文接收与发送任务。

3）Doip模块基于以太网的通讯协议对UDS数据进行传输，主要实现的基于ISO13400中规定的协议功能。在Doip模块收到Soad模块的诊断报文后，会将诊断报文解析成对应指令通过PDUR传输至DCM中，DCM对该诊断指令进行处理（比如11复位指令）。注意：因为PDUR可以支持跨核信号路由，因此DCM可以与以太栈（ETH,TCPIP等）位于不同的核。

4）同时，Doip具有与SD模块一样的功能，能对Soad模块中套接字进行控制，从而达到控制doip发送开关的效果。

基于以太网的网络管理报文：

1）基于以太网的网络管理功能由两部分模块组成，第一部分：以太栈基础模块Soad，TcpIp，EthIf，Eth模块，这部分基本模块完成以太报文接收发送基本功能。第二部分：ComM,Nm，EthSm，UdpNm，这部分是AUTOSAR中管理栈的模块，完成通信状态的管理。

2）UdpNm网络管理模块Nm和 TcpIp之间的适配层，主要用于管理NM集群中NM节点的网络管理状态机。UdpNm模块的功能与CanNM类似，CanNm管理的是基于Can的Nm节点的网络管理状态机，而UdpNm管理的是基于UDP的Nm节点的网络管理状态机。

3）UdpNm在解析完Nm报文并且处理网络管理状态机后，将控制指令通过NM模块传输至COMM模块，最终通过EthSm模块控制TCPIP以及Ethif模块，从而达到控制以太报文收发开关的效果。

来源：看云起会有时

审核编辑：汤梓红