Autosar-以太网是怎么运行的？（SoAd代码实现）

写在前面：
入行一段时间了，基于个人理解整理一些东西，如有错误，欢迎各位大佬评论区指正！！！

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1.SoAd模块作用

基于以太网的通信已经成为终端与终端之间通信的主流，汽车作为新时代的智能终端，也逐渐将以太网引入车载通信中，成为车载通信重要一环。

众所周知，动态配置以及路由是以太网核心优势，即实时通过端与端之间建立链接，就可以进行通信。

Classical AUTOSAR使用C代码实现，因为C代码的静态特性，因此基于AUTOSAR架构一定遵循静态关系概念，比如Can通信，基于AUTOSAR的can通信需要在编译前做好所有的静态配置，确定ECU与ECU之间的通信关系，在运行时严格执行。传输的数据被认为与它需要往返的源和接收一样是预先确定的。

如何将以太网通信引入AUTOSAR架构中呢？这就需要SOAD模块发挥适配器作用了。

Socket Adaptor模块旨在为TCPIP的动态配置通信概念与基于AUTOSAR的静态通信关系建立沟通的桥梁。

2.Socket Adaptor如何发挥适配器作用？

Soad的作用就是将AUTOSAR中基于回调的（Call-back Based）软件架构体系与TCP/IP世界中的基于套接字通信解耦处理。

3.SoAd与其他模块关系

1. PDUR ：PDUR给SOAD模块提供PDU路由功能。主要是针对需要大量自定义PDU的信号需求，比如Someip，需要PDUR将someip报文从LDCOM/COM模块与SOAD之间进行路由。
2. UdpNm： UdpNm主要执行基于UDP报文的网络管理功能，因为UdpNm通过Soad模块的接口进行报文收发。
3. Sd：Sd通过Soad模块接口进行服务发现报文的收发。Sd在进行服务发现处理之后，会对Soad中的Socket Connection以及Routing Group进行控制。
4. Doip： Doip主要完成的是基于IP的诊断协议栈的诊断报文的处理。Doip会通过Soad的接口收发以太网诊断报文。

4.SoAd功能

Socket Adaptor从功能层面可以分为PDU接收，SocketConnection&Route管理，以及PDU发送三大功能。

4.1PDU Header处理

在Someip报文中，PDU头由8个字节组成，包括四个字节的SerivceID，Methodid，以及四个字节的实际PDU长度。该PDU Header由SoAd进行填充

如果PDU传输启用PDU Header选项（SoAdPduHeaderEnable 为真），在上层模块通过PDUR将PDU传送至SOAD后，SOAD模块需要在PDU数据之前插入配置的PDU头。

在协议栈实现中，需要在TcpIp_UdpTransmit（）或TcpIp_TcpTransmit（）真正将PDU传送至TCPIP模块前，在PDU前增加PDU头长度。

4.2SocketConnection

对于TCP/IP通信的抽象，SoAd定义了套接字连接。SoAd套接字连接指定本地套接字（即本地地址标识符和本地端口）和远程套接字（即远程IP地址和端口）之间的连接，以及连接参数，如传输协议、SoAd PDU报头的使用、缓冲区要求、连接设置、传输协议相关参数等。每个套接字连接都可以通过一个唯一的标识符（SoConId）进行标识。为同时支持多个通信合作伙伴，每个本地套接字，套接字具有相同连接参数的连接可以分组到套接字连接组。

1. Socket操作有打开，关闭等操作。SoAd模块提供了SoAd_OpenSoCon,SoAd_CloseSoCon两个函数来进行操作。
2. Open与Close是异步操作，在上层模块调用之后，需要保存Open或者Close操作，后面_MainFunction中通过SoAd_OpenSocket()函数真正打开或者关闭套接字。
3. Open Socket是为了从TCPIP找到可用的套接字用于报文的发送与接收。
4. Socket Open分为自动与手动两种方式。当Socket Connction所在的Group配置 SoAdSocketAutomaticSoConSetup 为TRUE 时为自动模式，否则是手动默模式。自动模式，在上电后Soad主动调用SoAd_SoCon_OpenSocketTCP() 函数为该 Socket Connction找到对应的套接字；手动模式，需要上层模块主动调用SoAd_OpenSoCon执行 Open操作。调
5. 对于UDP SocketConnction 与TCP SocketConnection，Open操作会有所区别。

4.2.1Open Socket

• TCP Open：对于 TCP 连接来说， open 之后还执行TcpIp_TcpConnect 或SoAd_Tcp
  Accepted。 
  前者是作为 client 时发起与服务器的 TCP 连接，后者是作为server接受来自于 client 的连接。
  ① TcpIp_TcpConnect 用于发起与服务器的 TCP 连接。调用该接口后，如果连接成功了， TcpIp 模块会调用 SoAd 的 SoAd_TcpConnected 回调函数通知 SoAd 该 TCP 连接建立成功了，此时 SoAd 需要将 socket 连接状态转换到 ONLINE 。（SoAd_SoCon_OpenSocketTcpClientGetAndConnect）
  

  

  
  ② 当 TcpIp 模块接收到一个连接请求后，就会调用 SoAd_TcpAccepted 回调函数通知到 SoAd 模块。此时 SoAd 需要从监听的 TcpIp socketId 对应 socke 连接组中选取一个 socket 连接来保存该连接（如果 SoAdSocketMsgAcceptanceFilterEnabled 为 TRUE 还需要调用 best match algorithm 选择 socket 连接），并且根据发起该连接请求的节点地址信息设置该 socket 连接的 remote address ，最后将状态转换到 ONLINE 。（SoAd_SoCon_OpenSocketTcpServerGetAndListen）

• UDP Open：在执行完SoAd_OpenSocket()后，会TCPIP中找到对应的套接字，并把Socket Connection状态转换至ONLINE。

4.2.2Close Socket

close操作主要是关闭TcpIp的socket，并将状态转换到OFFLINE。关闭TcpIp流程如下：

TCP socket ：

① 调用SoAd_SoCon_closeSocketTCP()关闭socket，并且关闭由SoAd_SoCon_CloseSocket()发起时， abort参数设置为调用SoAd_SoCon_CloseSocket()时传递的值，否则abort置为FALSE

② 如果TCP socket连接组所有的socket连接被关闭了，需要调用SoAd_SoCon_CloseSocketTcpListen 关闭Listen-Socket，并且关闭由SoAd_CloseSoCon()发起时，abort参数设置为调 用SoAd_CloseSoCon()时传递的值，否则abort置为FALSE 。

UDP socket：

① 如果socket连接不是socket连接组的成员（比如socket connection group Conifgurator container 只有一个 socket 连接） ，调用SoAd_SoCon_CloseSocketUdp()关闭 socket，并且关闭由SoAd_SoCon_CloseSocket()发起时，abort参数设置为调用SoAd_SoCon_CloseSocket()时传递的值，否则abort置为FALSE.

4.3Socket状态切换

socket 连接有三个状态： ONLINE 、 OFFLINE 、 RECONNECT ，其状态转换如下图所示。

4.4PDU发送

4.4.1TCP发送

1. 上层通过PDUR路由PDU后，调用Soad_IfTransmit函数，将PDU交给Soad处理之后，再通过配置的传输层协议（UDP或者TCP）使用不同的TCPIP的接口。
2. 在CP以太网架构中，每一条报文中的Payload部分以PDU 的形式传递至Soad中，每个PDU 与一个PduRoute绑定。每个PduRoute中可以建立多个PduRouteDest ，PduRouteDest将链接ScoketConnection或者SocketConnectionGroup。SocketConnection中将定义发送报文需要的远端ip地址与port。
3. 当上层模块调用ScoketConnection发送PDU至Soad中，该PDU所属的PduRoue将遍历每一个PduRoute Dest，将IF-PDU通过每个PduRouteDest相关的socket连接进行发送。当一个PduRoute配置多个PduRouteDest或者一个PduRouteDest索引SocketConnectionGroup且该SocketConnectionGroup 中包含多个SocketConnection时,会开启 PDUfan-out功能。 即报文将向遍历的所有的SocketConnection中的对端ip发送。

4.4.2UDP发送

4.5PDU接收

函数调用：