ARXML 規則下 ECU 總線通訊與 ADTF 測試方案

一、引言

隨著汽車新四化“電動化、網聯化、智能化、共享化”全面推進，幾乎每一項新技術的誕生都離不開汽車電子的身影。其中，電子控制單元（Electronic Control Unit，ECU）作為汽車電子控制系統的核心。與傳統ECU相比，采用AUTOSAR（AUTomotive Open System ARchitecture，汽車開放系統架構）這種分層架構，極大降低了汽車嵌入式系統軟、硬件耦合度。

圖1 傳統軟件架構與AUTOSAR架構對比

此外，隨著國內新能源汽車相關控制器正向開發需求的增長，AUTOSAR規范越來越受到大家的關注，并且應用需求也越來越大。國內一些主流整車廠以及零部件供應商都開始致力于符合AUTOSAR規范的車用控制器軟件開發。

二、汽車電子控制系統

汽車電子控制系統由傳感器（Sensor）、電子控制單元（Electronic Control Unit，ECU）和執行器（Actuator）組成。

圖2 汽車電子控制系統基本構成

傳感器作為信號輸入裝置，用來檢測和采集各種信息，如溫度、壓力、轉速等，可以將非電量信號轉換為電信號傳給電子控制單元。

ECU 也即汽車嵌入式系統（Automotive Embedded System，AES），ECU對傳感器的信號進行處理，通過控制算法向執行器發出控制指令。硬件部分主要由微控制器（Microcontroller，MCU）及外圍電路組成；軟件部分主要包括硬件抽象層（Hardware Abstraction Layer，HAL）、嵌入式操作系統及底層軟件和應用軟件層。

執行器為執行某種控制功能的裝置，用于接收來自ECU的控制指令，并對控制對象實施相應的操作。

三、ECU開發流程中總線通訊：ARXML 規則下的標準化協作

ECU 實際開發流程中，從需求分析與定義到系統集成測試，總線通訊貫穿始終。

比如在需求分析與定義階段，開發團隊首先要梳理整車功能需求，明確各 ECU 需要實現的功能及彼此間的數據交互需求。

基于這些需求，工程師使用 ARXML （AUTOSAR Extensible Markup Language）文件定義 ECU 間的通訊協議，包括選擇 CAN、Flexray 還是 SOME/IP 總線，以及詳細規劃報文結構、信號編碼等內容。

以 CAN 總線為例，ARXML 文件中會明確 CAN 報文的 ID、數據長度、信號位置及編碼方式等信息。開發人員依據這些規范進行代碼實現，確保各個 ECU 在 CAN 總線上準確收發數據。

在集成測試階段，ARXML 文件提供的標準化描述，能幫助測試人員快速搭建測試用例，驗證 ECU 間的通訊邏輯是否符合預期。比如，通過對比 ARXML 定義的信號與實際總線上抓取的數據，精準定位通訊異常問題，極大提升開發效率與系統穩定性。

四、ADTF：汽車數據與時間觸發框架（Automotive Data and Time-Triggered Framework）

ADTF 作為一款專業的汽車數據與時間觸發框架軟件，是一個基于層級和面向服務的系統架構。

圖3 ADTF 系統架構

大家也可以看出來，ADTF同樣采用模塊化的設計，與AUOSAR CP 架構層級設計有異曲同工之妙?；赗untime來封裝底層服務，通過插件開發可以生成各類工具箱，完成ECU開發中各類測試任務。比如在總線類數據的解析與測試領域有著卓越表現。它具備強大的多總線數據處理能力，比如adtf_car_communication_toolbox、adtf_device_toolbox。能夠無縫接入 CAN、Flexray、SOME/IP 等多種汽車總線，并基于 ARXML 規則對總線數據進行解析。

五、應用案例

在ADTF Car Communication Toolbox中，基于 “AUTOSAR ARXML 文件對汽車總線通信數據進行解碼，實現了 CAN、FlexRay 和 SOME/IP 等總線協議的解析。

圖4 Decoding CAN using arxml database

圖5 Decoding FlexRay using arxml database

圖6 Decoding SOMEIP using arxml database

該工具包通過集成 ARXML 解析能力，使 ADTF 具備汽車總線通信的解碼功能，適用于車載網絡開發、測試與分析場景，幫助工程師將原始總線數據轉換為可理解的信號流，提升汽車電子系統的開發效率。

六、結語

在汽車電子技術飛速發展的當下，基于 ARXML 規則的總線通訊標準化與高效解析能夠加快ECU開發流程。

ADTF 具備多總線數據解析與測試能力，深度結合 ARXML 規則，為 CAN、Flexray、SOME/IP 等總線數據處理提供測試解決方案。

無論是 ECU 開發過程中的協議驗證，還是整車集成測試中的問題定位，ADTF 都能快速部署完成測試開發。