DDS通信在CANoe中的仿真与测试

原创于 2025-11-24 09:32:52 发布 · 740 阅读

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#汽车电子

DDS (Data Distribution Service, 数据分发服务)是一种基于数据的通信中间件标准，目的是建立分布式系统的高质量的数据通信。

DDS以“全局数据空间”的形式表示数据，能够在正确的时间将正确的信息高效、稳健地传输到正确的地方。因此，广泛应用于汽车、医疗、机器人和智能交通等不同行业。

图 1 DDS应用在不同行业

DDS重要概念

在介绍DDS在CANoe中的应用之前，先来了解一下DDS的重要概念。

1. Domain（域）：域是DDS的基本结构，是一个通信平面，连接所有能够互相通信的应用程序的分布式概念，由域名(Domain Name）和唯一Domain ID标识。

2. Domain Participant（域参与者）：定义域（Domain）及主题（Topic）。

3. Publisher/Subscriber（发布者/订阅者）：数据发送/接收的终端，发送数据的一方称为Publisher，接收数据的一方称为Subscriber。

4. Topic（主题）：定义分发的数据，连接Publisher和 Subscriber的桥梁，标识传输的数据类型和名称。

5. DataWriter/ DataReader（数据写入器/数据读取器）：DataWriter基于绑定的Topic，由应用程序发送数据的实体，1个DataWriter隶属于1个Publisher；DataReader访问Subscriber收到的数据，1个DataReader隶属于1个Subscriber。DataWriter/DataReader与Topic有一一对应关系。

6. QoS（Quality of Service服务质量）：是控制DDS服务的特性。Topic, DataWriter, DataReader, Publisher, Subscriber以及Domain Participant各实体均可配置其各自的QoS规则，这些QoS互相存在兼容性检查。

图 2 DDS重要概念

随着 DDS 技术在汽车电子领域的广泛应用，Vector公司为了满足客户需求，从 CANoe 16 SP3版本开始引入对 DDS 仿真、分析和测试的支持，CANoe 19版本开始将DDS设为CANoe的扩展选项包，在该扩展选项包下可以支持仿真Publisher/Subscriber、配置QOS策略、通过Trace窗口监控和分析DDS报文等功能。下面将以CANoe 19 SP2中的DEMO工程DDS Basic Medical为例，介绍DDS在CANoe软件中的应用。

DDS的DEMO工程示例

一、该示例展示了如何使用 CANoe 对DDS参与者进行建模，从而能够接收和发送DDS消息。

图 3 DDS Basic Medical工程

二、在仿真模式下运行该工程，信号发生器模拟的数据通过传感器（Sensor）发送，监控器（Monitor）接收到数据，数据清晰地显示在Trace窗口、图形窗口以及监控面板中。

图 4 DDS Basic Medical工程具体信息

三、该工程的相关数据都在vCDL(Vector Communication Description Language)数据库文件中定义，在整个DDS通信配置中，vCDL是CANoe Communication Concept中描述通信对象的关键语言，接下来结合DDS Basic示例工程中的vCDL对建模过程进行说明:

1. 通过import module"DDS"语句导入DDS模块，然后基于该模块进行DDS通信建模。

2. 定义结构体作为Topic(示例中 HealthData)，结构体内部可使用一些常规数据类型，如整型、浮点型、布尔型、字符串、结构体、数组等。

3. 定义接口(IMonitor)：在接口中，首先使用关键字consumed data声明该接口数据类型是"HealthData"的数据，配置数据属性。

4. 将接口实例化为DDS Subscriber (示例中 Monitor)，并设置其QoS规则。

5. 使用关键字reverse将接口实例化为DDS Publisher(示例中Sensor)，并设置其QoS规则。

图 5 vCDL建模过程

若数据类型已在IDL（DDS的接口描述语言）中定义，可参考下图在vCDL中使用对应的数据类型:

图 6 IDL与vCDL转换对应关系

创建DDS仿真模型

在了解了上述示例后，您可能会想知道：如何从头开始创建一个完整的DDS工程？我们将通过一个具体的案例——构建DDS DataWriter的仿真模型，来详细说明。

图 7 构建DDS DataWriter的仿真模型

在这个案例中，为了测试 Monitor(SUT)的数据接收和处理能力，使用CANoe仿真DDS DataWriter(Sensor)，负责发布名为"HelloWorldData Msg"的Topic数据。

1. 在CANoe中，使用Distributed Objects(DOs)建立DDS通信。

图 8 Distributed Objects(DOs)建立DDS 通信

2. 基于Communication Setup仿真模式，建立vCDL数据库文件

注：如果已经有IDL文件，CANoe中附带的插件可以将IDL直接转换成vCDL文件。

图 9 新建vCDL文件

3. 编辑文件如下图所示，DDS DataWriter(Sensor)和 DDS DataReader(Monitor)具有相同的Domain ID 、Topic 名称、数据类型和兼容的QoS时才能互相通信，若与真实的SUT通信，需通过属性指定CANoe端使用的网卡IP地址。配置完成后可以通过Communication Setup中的Load Data Source导入。

图 10 编辑vCDL文件

4. 通过网线或Vector Ethernet Hardware连接SUT的网络接口和PC端网络接口，并修改PC端网口IP地址，配置其与SUT的IP地址在相同网段内。

注：CANoe 16/17 版本暂不支持使用Vector Ethernet Hardware(如 VN5650)作为DDS通信硬件。

图 11 物理连接

5. Communication Setup中会自动识别vCDL文件中实例化的对象作为DDS Participants, Participants的默认状态为On/Simulated(CANoe)，用户可根据需求将不需要CANoe仿真的SUT状态设置为Off，由于本案例没有真实SUT，所以Sensor与Monitor都设置为On/Simulated(CANoe)。

图 12 设置Participants状态

6. 启动工程后，发送Topic数据，点击Simulation->Application Panel来激活 Sensor的Application Panel。接着，选择所需Topic并设置相关参数，点击 Apply 即可发送。

图 13 通过Application Panel发送数据

除此之外，也可以通过添加CAPL文件，编辑脚本发送。在Communication Setup窗囗点击Application Models->Add添加.can文件。

图 14 添加.can 文件

编辑.can文件，在Symbol Explorer窗口中拖拽DO数据成员到CAPL编辑界面，并使用特殊符号“$”对其进行赋值操作。

图 15 编辑.can文件

7. 打开Trace窗口，可以看到DDS报文的具体信息

图 16 DDS报文信息

上面是构建DDS DataWriter的过程，如果想要构建DDS DataReader（如下图所示）, 验证 Sensor(SUT)发布的数据，使用CANoe仿真DDS DataReader(Monitor)，负责接收名为"HelloWorldData Msg"的Topic数据。方法与构建DDS DataWriter大致相同。

图 17 构建DDS Data Reader的仿真模型

通过Distributed Objects（DOs）建立DDS通信后，编辑vCDL以调整DDS通信模型，具体包括修改数据类型、Domain ID、DDS Topic名称以及QoS规则设置。随后的物理连接及设置Participants状态等操作，与构建DDS DataWriter时的流程一致。完成上述配置后，即可运行工程，并在CANoe中接收并观测数据。