车载以太网网络测试-26【SOME/IP-通信方式-2】

车载测试工程师

已于 2025-03-31 23:08:08 修改

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分类专栏：车载以太网测试文章标签：网络 tcp/ip 网络协议

于 2025-03-31 23:07:14 首次发布

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1 摘要

本专题继续对SOME/IP的通信方式进行介绍，主要有Method、Event以及Field这三类接口的定义、应用场景以及示例进行介绍。
上文回顾：
车载以太网网络测试 -24【SOME/IP概述】
车载以太网网络测试 -25【SOME/IP-报文格式-1】

2 Method （FF/RR）、Event、Filed介绍

SOME/IP主要为应用层提供API接口，创建CS接口，通过TCP/IP协议进行通信。而SOME/IP的访问方式分为三种，分别是事件通知（Event Notification），远程过程调用（Remote Procedure Call，RPC）和访问进程数据（Accessing Process Data）。
在这里插入图片描述

2.1. SOME/IP Method 接口

SOME/IP (Scalable service-Oriented MiddlewarE over IP) 是一种面向服务的车载通信协议，Method 是 SOME/IP 提供的核心通信模式之一，主要用于实现远程过程调用 (RPC)。

SOME/IP 支持两种 Method 调用方式：

Fire & Forget (FF) - 单向调用
Request/Response (RR) - 请求/响应模式

2.1.1 Fire & Forget (FF) - 单向调用

Fire&Forget，可以直译成点火即忘，触发了但不在乎结果（有点类似诊断服务中的抑制正响应。）

客户端发送请求后不等待响应
适用于不需要确认的操作或事件通知
特点:
- 单向通信，无响应
- 低延迟，不占用资源等待响应
- 适用于非关键性操作或事件通知
- 服务端不保证请求一定被处理
典型应用场景:
- 车门解锁状态通知
- 环境温度更新
- 非关键诊断信息上报
报文示例:

客户端请求报文：

SOME/IP Header:
  Message ID: 0x12345678 (ServiceID:MethodID)
  Length: 0x0000000C
  Client ID: 0x0010
  Session ID: 0x0001
  Protocol Ver:  0x01
  Interface Ver: 0x02
  Message Type: 0x01 (REQUEST)
  Return Code: 0x00 (E_OK)

Payload:
  0x01 0x00 0x00 0x00 // 布尔值 true (车门解锁)

2.1.2 Request/Response (RR) - 请求/响应模式

客户端发送请求并等待服务端响应
适用于需要获取返回值的操作
特点:
- 双向通信，有请求和响应
- 客户端等待服务端处理并返回结果
- 适用于需要确认或获取数据的操作
- 支持同步和异步调用模式
典型应用场景:
- 读取ECU版本信息
- 设置车辆配置参数
- 执行诊断命令
报文示例:

客户端请求报文：

SOME/IP Header:
  Message ID: 0x12345678 (ServiceID:MethodID)
  Length: 0x0000000C
  Client ID: 0x0020
  Session ID: 0x0002
  Protocol Ver:  0x01
  Interface Ver: 0x02
  Message Type: 0x01 (REQUEST)
  Return Code: 0x00 (E_OK)

Payload:
  0x00 0x00 0x00 0x00 // 无参数请求

服务端响应报文：

SOME/IP Header:
  Message ID: 0x12345678 (ServiceID:MethodID)
  Length: 0x0000000C
  Client ID: 0x0020
  Session ID: 0x0002
  Protocol Ver:  0x01
  Interface Ver: 0x02
  Message Type: 0x02 (RESPONSE)
  Return Code: 0x00 (E_OK)

Payload:
  0x01 0x02 0x03 0x04 // ECU版本号 1.2.3.4

2.1.3 车载ECU通信实现示例:

车门状态控制服务 (混合使用FF和RR)

服务定义 (ARXML):

<METHODS>
  <METHOD NAME="SetDoorLock" ID="1" TYPE="FIRE_AND_FORGET">
    <ARGUMENTS>
      <ARGUMENT NAME="doorState" TYPE="BOOLEAN"/>
    </ARGUMENTS>
  </METHOD>
  
  <METHOD NAME="GetDoorStatus" ID="2" TYPE="REQUEST_RESPONSE">
    <ARGUMENTS>
      <ARGUMENT NAME="doorID" TYPE="UINT8"/>
    </ARGUMENTS>
    <RETURN-ARGUMENT TYPE="BOOLEAN"/>
  </METHOD>
</METHODS>

2.1.4 通信序列示例

设置车门状态 (FF)

客户端发送:

MessageID: 0x1001 (ServiceID=0x10, MethodID=0x01)
Payload: 0x01 (true - 解锁)

服务端接收但不响应

获取车门状态 (RR)

客户端发送:

MessageID: 0x1002 (ServiceID=0x10, MethodID=0x02)
Payload: 0x01 (查询左前门)

服务端响应:

MessageID: 0x1002
Payload: 0x01 (门已解锁)

2.1.5 实现注意事项

超时处理：RR方法需要设置合理的超时时间
会话管理：Session ID用于匹配请求和响应
错误处理：正确处理Return Code (如 E_NOT_OK, E_NOT_READY等)
序列化：确保payload按照定义的数据类型正确序列化
服务质量：根据应用需求配置TP协议或设置QoS参数

2.2 Event接口

Event接口是AUTOSAR SOME/IP (Scalable service-Oriented MiddlewarE over IP)协议中的一种重要通信机制，主要用于实现事件通知功能。在车载ECU通信中，Event接口允许服务提供者(Provider)主动向订阅者(Subscriber)发送事件通知，而不需要订阅者主动请求。

主要特点:

发布/订阅模式：基于订阅机制，只有订阅了特定事件的ECU才会收到通知
实时性：适用于需要实时通知的场景，如传感器数据更新、状态变化等
可靠性：支持可靠和不可靠两种传输模式
多播支持：可以通过IP多播实现一对多通信

2.2.1 Event接口工作流程:

订阅阶段：客户端ECU向服务端ECU发送订阅请求
确认阶段：服务端确认订阅（对于可靠Event）
通知阶段：当事件发生时，服务端主动发送事件数据
取消订阅：客户端可以主动取消订阅

在SOME/IP中，定义了三种通知发送的策略：
Cyclic update周期发送，以一定的周期发送通知。
Update on change变化后发送，当该事件发生变化时，进行发送。
Epsilon change变化超过阈值发送，当较上一次的变化超过预先设置的阈值时，进行发送。

2.2.2 报文通信示例

订阅请求 (Subscribe Eventgroup)

[客户端 -> 服务端]
SOME/IP Header:
  Message ID: 0x12345678 (Service ID: 0x1234, Method ID: 0x5678)
  Length: 0x00000010
  Request ID: 0x00010001
  Protocol Version: 0x01
  Interface Version: 0x01
  Message Type: 0x02 (REQUEST)
  Return Code: 0x00 (E_OK)

Payload:
  Eventgroup ID: 0x0001
  Subscribe/Unsubscribe Flag: 0x01 (Subscribe)
  Options:
    - Endpoint Option (IP: 192.168.1.100, Port: 30500)

订阅确认 (Subscribe Eventgroup Ack)

[服务端 -> 客户端]
SOME/IP Header:
  Message ID: 0x12345678 
  Length: 0x00000010
  Request ID: 0x00010001
  Protocol Version: 0x01
  Interface Version: 0x01
  Message Type: 0x03 (RESPONSE)
  Return Code: 0x00 (E_OK)

Payload:
  Eventgroup ID: 0x0001
  Subscribe/Unsubscribe Flag: 0x01 (Subscribe)
  Options:
    - Endpoint Option (IP: 192.168.1.200, Port: 30501)

事件通知 (Event Notification)

[服务端 -> 客户端]
SOME/IP Header:
  Message ID: 0x12340001 (Service ID: 0x1234, Event ID: 0x0001)
  Length: 0x0000000C
  Request ID: 0x00000000 (Notification不需要响应)
  Protocol Version: 0x01
  Interface Version: 0x01
  Message Type: 0x02 (NOTIFICATION)
  Return Code: 0x00 (E_OK)

Payload:
  Event Data: [具体事件数据，如传感器值、状态标志等]
  例如: 0x00000042 (表示温度值66)

取消订阅 (Unsubscribe Eventgroup)

[客户端 -> 服务端]
SOME/IP Header:
  Message ID: 0x12345678
  Length: 0x00000010
  Request ID: 0x00010002
  Protocol Version: 0x01
  Interface Version: 0x01
  Message Type: 0x02 (REQUEST)
  Return Code: 0x00 (E_OK)

Payload:
  Eventgroup ID: 0x0001
  Subscribe/Unsubscribe Flag: 0x00 (Unsubscribe)
  Options:
    - Endpoint Option (IP: 192.168.1.100, Port: 30500)

车载ECU典型应用场景:

传感器数据更新：如车速、发动机转速、温度等
状态变化通知：如车门开关状态、灯光状态
故障报警：如电池电压过低、发动机故障
ADAS系统：如碰撞预警、车道偏离警告

2.3 some/ip 的 Field（Getter、Setter、Notifier）接口

在 SOME/IP (Scalable service-Oriented MiddlewarE over IP) 中，Field 是一种特殊类型的接口元素，它结合了 Getter、Setter 和 Notifier 功能，为车载ECU之间的通信提供了灵活的数据访问机制。

Field 的三种操作模式:

Getter：客户端可以请求读取Field的当前值
Setter：客户端可以请求修改Field的值
Notifier：服务器可以在Field值变化时主动通知客户端

在Getter与Setter的方式中我们使用的Request/Response机制。在Getter的请求报文中是一个空的Payload，响应报文中的Payload才是需要获取的值；使用Setter请求时，请求消息中的Payload则是要设置的值，如果设置成功，那么响应报文中Payload就是设定成功的值。

2.3.1 Getter 接口

通过Request/Response的方式来实现，Request中为空，不携带数据，Response返回Field的值。
功能：允许客户端查询Field的当前值

特点：

同步请求/响应模式
客户端发起请求，服务器返回当前值
适用于不频繁变化的或需要精确时刻值的场景

2.3.2 Setter 接口

通过Request/Response的方式来实现，Request携带想要将Field设置的值，Response返回Field设置好的值。
功能：允许客户端修改Field的值

特点：

同步请求/响应模式
客户端发送新值，服务器确认修改
可能包含权限验证和有效性检查

2.3.3 Notifier 接口

通过Event的方式来实现，发送策略与Event一致，不同的是当第一次订阅成功后，Server会主动发送一次Notifier，携带当前Field的值，即订阅成功后，Client可以立刻获得Field的初始值，而不用等待事件触发。

功能：服务器主动通知客户端Field值的变化

特点：

异步通信模式
基于订阅机制（客户端需先订阅）
适用于频繁变化或需要实时更新的数据
可配置通知条件（如变化阈值、最小间隔等）

2.3.4 报文通信示例（车载ECU场景）

场景描述:

假设我们有一个车速Field（VehicleSpeed）在仪表盘ECU（客户端）和车辆控制ECU（服务器）之间通信。

通信序列示例:
Getter 请求/响应:

客户端请求 (仪表盘ECU → 车辆控制ECU)

SOME/IP Message:
- Message Type: Request (0x00)
- Request ID: 0x1234
- Service ID: 0x0100 (VehicleDataService)
- Method ID: 0x0001 (GetVehicleSpeed)
- Payload: Empty

服务器响应 (车辆控制ECU → 仪表盘ECU)

SOME/IP Message:
- Message Type: Response (0x80)
- Request ID: 0x1234
- Service ID: 0x0100 (VehicleDataService)
- Method ID: 0x0001 (GetVehicleSpeed)
- Payload: 60 (km/h, uint16)

Setter 请求/响应

客户端请求设置值 (诊断工具 → 车辆控制ECU)

SOME/IP Message:
- Message Type: Request (0x00)
- Request ID: 0x5678
- Service ID: 0x0100 (VehicleDataService)
- Method ID: 0x0002 (SetVehicleSpeed)
- Payload: 100 (km/h, uint16)

服务器响应 (车辆控制ECU → 诊断工具)

SOME/IP Message:
- Message Type: Response (0x80)
- Request ID: 0x5678
- Service ID: 0x0100 (VehicleDataService)
- Method ID: 0x0002 (SetVehicleSpeed)
- Payload: 0x00 (Success status)

Notifier 订阅与通知

客户端订阅 (仪表盘ECU → 车辆控制ECU)

SOME/IP Message:
- Message Type: Request (0x00)
- Request ID: 0x9ABC
- Service ID: 0x0100 (VehicleDataService)
- Method ID: 0x8001 (SubscribeVehicleSpeed)
- Payload: 
  - EventGroup: 0x0001
  - TTL: 0xFFFFFFFF (永久订阅)

服务器确认订阅 (车辆控制ECU → 仪表盘ECU)

SOME/IP Message:
- Message Type: Response (0x80)
- Request ID: 0x9ABC
- Service ID: 0x0100 (VehicleDataService)
- Method ID: 0x8001 (SubscribeVehicleSpeed)
- Payload: 0x00 (Success status)

服务器通知变化 (车辆控制ECU → 仪表盘ECU)

SOME/IP Message:
- Message Type: Notification (0x02)
- Request ID: 0x0000 (无意义)
- Service ID: 0x0100 (VehicleDataService)
- Method ID: 0x0003 (VehicleSpeedEvent)
- Payload: 65 (km/h, uint16)