方案分享 | ARXML 规则下 ECU 总线通讯与 ADTF 测试方案

一、引言

随着汽车新四化“电动化、网联化、智能化、共享化”全面推进，几乎每一项新技术的诞生都离不开汽车电子的身影。其中，电子控制单元（Electronic Control Unit，ECU）作为汽车电子控制系统的核心。与传统ECU相比，采用AUTOSAR（AUTomotive Open System ARchitecture，汽车开放系统架构）这种分层架构，极大降低了汽车嵌入式系统软、硬件耦合度。

图1 传统软件架构与AUTOSAR架构对比
此外，随着国内新能源汽车相关控制器正向开发需求的增长，AUTOSAR规范越来越受到大家的关注，并且应用需求也越来越大。国内一些主流整车厂以及零部件供应商都开始致力于符合AUTOSAR规范的车用控制器软件开发。
二、汽车电子控制系统

汽车电子控制系统由传感器（Sensor）、电子控制单元（Electronic Control Unit，ECU）和执行器（Actuator）组成。

图2 汽车电子控制系统基本构成
传感器作为信号输入装置，用来检测和采集各种信息，如温度、压力、转速等，可以将非电量信号转换为电信号传给电子控制单元。
ECU 也即汽车嵌入式系统（Automotive Embedded System，AES），ECU对传感器的信号进行处理，通过控制算法向执行器发出控制指令。硬件部分主要由微控制器（Microcontroller，MCU）及外围电路组成；软件部分主要包括硬件抽象层（Hardware Abstraction Layer，HAL）、嵌入式操作系统及底层软件和应用软件层。
执行器为执行某种控制功能的装置，用于接收来自ECU的控制指令，并对控制对象实施相应的操作。
三、ECU开发流程中总线通讯：ARXML 规则下的标准化协作

ECU 实际开发流程中，从需求分析与定义到系统集成测试，总线通讯贯穿始终。
比如在需求分析与定义阶段，开发团队首先要梳理整车功能需求，明确各 ECU 需要实现的功能及彼此间的数据交互需求。
基于这些需求，工程师使用 ARXML （AUTOSAR Extensible Markup Language）文件定义 ECU 间的通讯协议，包括选择 CAN、Flexray 还是 SOME/IP 总线，以及详细规划报文结构、信号编码等内容。
以 CAN 总线为例，ARXML 文件中会明确 CAN 报文的 ID、数据长度、信号位置及编码方式等信息。开发人员依据这些规范进行代码实现，确保各个 ECU 在 CAN 总线上准确收发数据。
在集成测试阶段，ARXML 文件提供的标准化描述，能帮助测试人员快速搭建测试用例，验证 ECU 间的通讯逻辑是否符合预期。比如，通过对比 ARXML 定义的信号与实际总线上抓取的数据，精准定位通讯异常问题，极大提升开发效率与系统稳定性。
四、ADTF：汽车数据与时间触发框架（Automotive Data and Time-Triggered Framework）

ADTF 作为一款专业的汽车数据与时间触发框架软件，是一个基于层级和面向服务的系统架构。

图3 ADTF 系统架构
大家也可以看出来，ADTF同样采用模块化的设计，与AUOSAR CP 架构层级设计有异曲同工之妙。基于Runtime来封装底层服务，通过插件开发可以生成各类工具箱，完成ECU开发中各类测试任务。比如在总线类数据的解析与测试领域有着卓越表现。它具备强大的多总线数据处理能力，比如adtf_car_communication_toolbox、adtf_device_toolbox。能够无缝接入 CAN、Flexray、SOME/IP 等多种汽车总线，并基于 ARXML 规则对总线数据进行解析。
五、应用案例

在ADTF Car Communication Toolbox中，基于 “AUTOSAR ARXML 文件对汽车总线通信数据进行解码，实现了 CAN、FlexRay 和 SOME/IP 等总线协议的解析。

图4 Decoding CAN using arxml database

图5 Decoding FlexRay using arxml database

图6 Decoding SOMEIP using arxml database
该工具包通过集成 ARXML 解析能力，使 ADTF 具备汽车总线通信的解码功能，适用于车载网络开发、测试与分析场景，帮助工程师将原始总线数据转换为可理解的信号流，提升汽车电子系统的开发效率。
六、结语

在汽车电子技术飞速发展的当下，基于 ARXML 规则的总线通讯标准化与高效解析能够加快ECU开发流程。
ADTF 具备多总线数据解析与测试能力，深度结合 ARXML 规则，为 CAN、Flexray、SOME/IP 等总线数据处理提供测试解决方案。
无论是 ECU 开发过程中的协议验证，还是整车集成测试中的问题定位，ADTF 都能快速部署完成测试开发。

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