15、时间触发通信：原理、应用与协议解析

时间触发通信：原理、应用与协议解析

1. 时间触发与事件触发通信概述

通信协议大致可分为事件触发和时间触发两类，它们各有优缺点。事件触发协议（如 TCP/IP、CAN、以太网、ARINC629）具有灵活性和资源效率高的特点；而时间触发协议（如 TTP/C、FlexRay）则在可预测性、可组合性、错误检测和错误遏制方面表现出色。

在事件触发架构中，系统活动（如发送消息或启动计算活动）由环境或计算机系统中的事件触发；而在时间触发架构（TTA）中，活动由全局时间的推进触发。两者的主要区别在于控制位置，时间触发系统具有自主控制能力，根据内部预定义的时间表与环境交互，而事件触发系统则受环境控制，需对发生的刺激做出响应。

时间触发方法通常更适用于安全关键系统。例如，在汽车行业，TTA 能够满足线控汽车的通信需求。除了硬实时性能外，TTA 还有助于管理容错的复杂性和相应的形式化可靠性模型，以实现超高可靠性（故障率约为 10⁻⁹ 次故障/小时）。周期性消息传输的预定时间点有助于错误检测和成员信息的建立，并且可以在不修改应用系统功能和时序的情况下透明地建立冗余。此外，时间触发系统还支持副本确定性，这对于通过主动冗余建立容错至关重要。

时间触发系统还通过精确指定子系统之间在值域和时域的接口，支持时间可组合性。通信控制器自主决定消息的传输时间，通信网络接口（CNI）则作为时间防火墙，隔离主机和系统其余部分的时间行为。

2. 汽车领域的时间触发通信

随着 AUTOSAR 等技术的发展，汽车领域正从联邦架构范式向集成架构范式转变。AUTOSAR 的主要目标包括 ECU 基本软件的标准化（称为标准核心）以及集成多个供应商的软件组件的能力。在共享