基于TSN时间敏感网络的车内SOME/IP传输方法、装置

技术领域

本发明涉及汽车通信的时间敏感网络的技术领域，特别是涉及基于TSN时间敏感网络的车内SOME/IP传输方法、装置。

背景技术

近年来随着技术的发展进步，推动者汽车工业进步，汽车工业朝向辅助驾驶、自动驾驶、无人驾驶的方向不断向前推进，使得传统的低俗、高可靠性的传输CAN总线无法满足图像或视频、激光雷达的传感器需要高带宽、低延时的发展需求，而车载以太网总线技术具有较高的带宽、实时性以及低成本成为必然选择，而车载以太网时间敏感网络(TSN)的通信协议进行数据通信，但基于当前时间敏感网络(TSN)主要工作在OSI-2数据链路层，原生TSN是由AVB演化过来的，因此当前的时间敏感主要还是在AVB数据流，即2层的数据包AVBTP。随着E/E架构逐步演进，区域架构已经逐步成为主流，然而区域架构之间都是通过高带宽车载以太网相连，目前普通以太网都是尽力而为的传输并不能保证传输的实时性，而TSN时间敏感保证了网络数据的实时性，但是在汽车内部控制指令，关键命令传输通过SOME/IP来传输，但是AUTOSAR并没有规定和指明这些通过SOME/IP传输的控制指令和关键数据如何实现实时性，因此现有汽车技术的发展迫切需要提供一种能够实现基于TSN网络的实时性传输技术。

发明内容

基于现有技术中存在的缺陷，本发明提供基于其中一种解决方案，以解决现有技术中出现的技术缺陷之一。

具体地，本发明提供一种TSN时间敏感网络的车内SOME/IP传输方法，具体至少包括：启动SOMEIPTTd模块中的核心进程，初始化底层套接字通道；

监听来自应用层数据包，通过SOMEIPTTd模块将数据包进行基于SOME/IP协议的封装后传输至下层的套字节通道将数据包发送给目标客户端；

或应用层之间基于SOME/IP协议的多个应用程序之间通过SOMEIPTTd模块实现数据交换。

一种TSN时间敏感网络的车内SOME/IP传输方法，进一步可选的，SOMEIPTTd模块设有时间定时触发机制，通过共享内存与gPTP核心时间同步进程进行时间信息获取，恢复为实时时钟。

一种TSN时间敏感网络的车内SOME/IP传输方法，进一步可选的，处理应用层的应用程序将需要发送的数据传输给SOMEIPTTd模块。

一种TSN时间敏感网络的车内SOME/IP传输方法，进一步可选的，获取传输优先级，根据优先级在车载以太网发送端口创建对应的VLANtag，用于发送对应优先级的数据包。

一种TSN时间敏感网络的车内SOME/IP传输方法，进一步可选的，SOMEIPTTd模块按照优先级配置传输信息，根据时间敏感信息进行通道选择。

一种TSN时间敏感网络的车内SOME/IP传输方法，进一步可选的，SOMEIPTTd模块根据实时时钟，按照优先级通道发送SOME/IP协议通信数据。

一种TSN时间敏感网络的车内SOME/IP传输方法，进一步可选的，当数据包需要通过网关转送给目标客户端时，网关对接收的数据包进行解析，获取数据包的VLANtag信息，网关按照VLANtag信息，对时间敏感数据进行实时转发。

一种TSN时间敏感网络的车内SOME/IP传输方法，进一步可选的，当时间敏感数据到达目标客户端的数据端口，SOMEIPTTd模块按照优先级通道接收数据。

一种TSN时间敏感网络的车内SOME/IP传输方法，进一步可选的，SOMEIPTTd模块按照时间敏感优先级，触发时间恢复机制；

SOMEIPTTd模块按照核心协议内容，解析SOME/IP协议内容，将关键数据发送给SOME/IP应用层中应用程序。

一种基于TSN时间敏感网络的车内SOME/IP传输装置，其特征在于，包括：目标客户端、服务客户端、网关，服务客户端与目标客户端基于SOME/IP协议进行通信；

网关作为目标客户端和服务客户端的信息交换设备，基于SOME/IP协议接收并转发数据给目标客户端。

目标客户端或服务客户端包括SOMEIPTTd模块，用于使数据实现基于SOME/IP协议的实时通信。

一种基于时间敏感网络的车内SOME/IP传输装置，进一步可选的，SOMEIPTTd模块至少包括：

gPTP时间同步进程子模块，用于发送或接收数据的时间同步；

SOME/IP核心协议处理子模块，用于将数据按照SOME/IP协议进行封装或解包；

TSN优先级和时间敏感子模块，用于判断发送或接收数据的优先级；

优先级通道和VLANtag子模块，用于根据数据的优先级创建传输通道和添加VLANtag标签。

一种基于TSN时间敏感网络的装置，至少包括处理器和存储器，其特征在于，存储器用于存储上述方法的计算机程序，

所述处理器，与所述存储器耦合，用于执行所述计算机程序，以用于实现目标客户端和服务端之间基于SOME/IP协议的数据通信。

有益效果：

本发明提供的技术方案中，通过设置基于SOME/IP协议的中间件，在中间件中设置SOMEIPTTd模块，并且在SOMEIPTTd模块设置多个子模块，对传输或接收的数据进行封装或解包，以实现不同优先级的数据实现时间同步。

附图说明

以下附图仅对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。

图1为本发明一实施例SOMEIPTTd模块包括个子模块的关系示意图。

图2为本发明一实施例SOMEIPTTd模块根据优先级划分端口的示意图。

图3为本发明一实施例基于SOME/IP的多种应用APP之间的通信示意图。

图4为本发明一实施例基于SOME/IP协议的服务客户端和目标客户端通过网络进行通信的结构示意图。

具体实施方式

为了对本文的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式，在各图中相同的标号表示相同的部分。为使图面简洁，各图中的示意性地表示出了与本发明相关部分，而并不代表其作为产品的实际结构。另外，为使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。

关于控制系统，功能模块、应用程序(APP)本领域技术人员熟知的是，其可以采用任何适当的形式，既可以是硬件也可以是软件，既可以是离散设置的多个功能模块，也可以是集成到一个硬件上的多个功能单元。作为最简单的形式，所述控制系统可以是控制器，例如组合逻辑控制器、微程序控制器等，只要能够实现本申请描述的操作即可。当然，控制系统也可以作为不同的模块集成到一个物理设备上，这些都不偏离本发明的基本原理和保护范围。

本发明中“连接”，即可包括直接连接、也可以包括间接连接、通信连接、电连接，特别说明除外。

本文中所使用的术语仅为了描述特定实施方案的目的并且不旨在限制本公开。如本文中所使用地，单数形式“一个”、“一种”、以及“该”旨在也包括复数形式，除非上下文明确地另作规定。还将理解的是，当在说明书中使用时，术语“包括”和/或“包含”是指存在有所陈述的特征、数值、步骤、操作、元件和/或组分，但是并不排除存在有或额外增加一个或多个其它的特征、数值、步骤、操作、元件、组分和/或其组成的群组。作为在本文中所使用的，术语“和/或”包括列举的相关项的一个或多个的任何和全部的组合

应当理解，此处所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语一般包括机动车辆，例如包括运动型多用途车辆(SUV)、公共汽车、卡车、各种商用车辆的乘用汽车，包括各种舟艇、船舶的船只，航空器等等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、可插式混合动力电动车辆、氢动力车辆以及其它替代性燃料车辆(例如源于非石油的能源的燃料)。正如此处所提到的，混合动力车辆是具有两种或更多动力源的车辆，例如汽油动力和电力动力两者的车辆。

此外，本公开的控制器可被具体化为计算机可读介质上的非瞬态计算机可读介质，该计算机可读介质包含由处理器、控制器或类似物执行的可执行程序指令。计算机可读介质的示例包括，但不限于，ROM、RAM、光盘(CD)-ROM、磁带、软盘、闪存驱动器、智能卡和光学数据存储设备。计算机可读记录介质也可分布在通过网络耦合的计算机系统中，使得计算机可读介质例如通过远程信息处理服务器或控制器区域网络(CAN)以分布式方式存储和执行。

基于现有技术的缺陷，申请人提出解决现有技术缺陷之一的技术方案。具体地，本实施例提供一种基于TSN时间敏感网络的车内SOME/IP传输装置，参见图1至图4，具体至少包括：

SOME/IP传输装置至少包括微处理控制器、SoC控制器、PC机、移动终端中的一种或多种，

SOME/IP传输装置设有SOME/IP协议栈，SOME/IP协议栈基于SOMEIPTTd模块实现。

SOMEIPTTd模块至少包括：SOME/IP核心协议处理子模块，TSN优先级和时间敏感处理子模块、优先级通道和VLANtag模块、gPTP时间同步子模块；

SOMEIPTTd模块通过上述子模块将处于应用层的应用程序产生的数据进行基于SOME/IP协议的封装和发送；

SOME/IP核心协议处理子模块，用于将数据按照SOME/IP协议进行封装或解包；

具体地，SOME/IP协议的报文格式如下：

由消息头部(Header)和消息体(Payload)组成，Header主要包括以下字段：

Message ID，用于唯一标识消息，当消息为Method类型时，由Service ID和MethodID组成，当消息为Event类型时，由Service ID和Event ID组成，；

Length，消息长度(从Request ID开始到Payload结束)；

Request ID，服务提供者和调用者可用于区分相同消息的不同调用，由Client ID和Session ID组成；

服务提供者为Service，服务调用者为Client，Service ID和Client ID用于区分，在一个SOA架构中统一地配置这些ID的数值。

gPTP时间同步子模块，用于发送或接收数据的时间同步。具体地，gPTP协议，计算通信网络中主时钟和从时钟时间偏移和时间延迟，从而对各时钟进行修正并同步；

根据gPTP对主时钟和从时钟进行同步，使得TSN优先级和时间敏感处理子模块能够进行及时在数据发送时精确添加时间戳，处理优先级高的数据包；

TSN优先级和时间敏感子模块，用于判断发送或接收数据的优先级；

优先级通道和VLANtag子模块，用于根据数据的优先级创建传输通道和添加VLANtag标签。

具体地，SOME/IP层设置于传输层以上的协议栈，用于数据中间件程序，使其基于TCP和UDP进行传输，当数据包到达传输层以下，再封装成IP报，然后TSN是数据链路层实时传输机制。

具体地，首先进行数据流整理规划，定义所传输数据的属性。

如：哪些数据流属于时间敏感数据，哪些数据流数据普通数据，举例，当前存在3种控制指令流需要通过SOME/IP传输。

1)底盘控制指令，优先级P7，eventID 9007

2)窗户和灯等控制指令，优先级P5 eventID 9005

3)一般指令。优先级P0 eventID 9001

参见图2，步骤一，将ECU的端口按照优先级划分VLAN，使用工具创建VLAN表：

步骤二：

在ECU的ETH端口上产生3种VLAN端口Eth0.1、Eth0.5、Eth0.7

步骤三：

通过Eth0.1发送数据包带有VLAN1的信息，通过Eth0.5发送的数据包带有VLAN5，优先级5，的VLANtag信息，通过Eth0.7端口发送的数据，带有VLAN7，优先级7的VLANtag信息。

具体地，本实施例还提供一种数据传输装置，具体参见图4，具体包括：目标客户端、服务客户端、网关，服务客户端与目标客户端基于SOME/IP协议进行通信；

网关作为目标客户端和服务客户端的信息交换设备，基于SOME/IP协议接收并转发数据给目标客户端。

目标客户端或服务客户端包括SOMEIPTTd模块，用于使数据实现基于SOME/IP协议的实时通信。

具体地，服务客户端和目标客户端都可以为车内ECU，根据硬件配置，可以为SoC芯片，也可以基于FPGA的芯片实现或专用ASIC芯片实现；

服务客户端和目标客户端时相对的，当提供服务时，称为服务客户端，当调用服务是，称为目标客户端，目标客户端需要调用服务客户端中的服务执行预设的任务，具体的通信方法如下：

当服务客户端与目标客户端建立SOME/IP的通信连接后，APP1或APP2产生的数据包在应用层进行封装后送入SOME/IP中间件进行基于SOME/IP协议的报文封装，然后送入底层协议栈；

底层协议栈接收后再次进行封装后传输至网络传输总线；

网络传输总线传输至网关，网关获得接收到的数据包并根据优先级选择对应的传输通道进行传输至目标客户端所相连接的网络传输总线，然后传输至目标客户端的底层协议栈，目标客户端底层协议栈解包后送至SOME/IP中间件按照基于SOME/IP的报文格式进行解析，然后送去所需数据的APP3或APP4。

本实施例还提供一种基于TSN时间敏感网络的车内SOME/IP传输方法，具体包括：

启动SOMEIPTTd模块中的核心进程，初始化底层套接字通道；

监听来自应用层数据包，通过SOMEIPTTd模块将数据包进行基于SOME/IP协议的封装后传输至下层的套字节通道将数据包发送给目标客户端。

具体地，通常情况下，不同ECU之间的数据通信都是通过网关进行转发，也有不通过网关直接通信的。

SOMEIPTTd模块设有时间定时触发机制，通过共享内存与gPTP核心时间同步进程进行时间信息获取，恢复为实时时钟。

具体地，SOMEIPTTd模块通过时间定时触发机制，从gPTP核心时间同步进程获取车内网络中自己节点与主时钟的时间偏移和时间延时，根据时间偏移和时间延迟校正当地时钟，为数据包添加精确的同步时间戳。

处理应用层的应用程序通过进程间通信将需要发送的数据给到SOMEIPTTd模块。

参见图3，在应用层中，SOME/IP APP1、SOME/IP APP2、SOME/IP APP3、SOME/IPAPP4等应用程序都有可能产生服务数据或调用服务请求数据，数据可以是通过进程产生，也可以自身产生。若SOME/IP APP1触发调用服务的请求，或SOME/IP APP1通过SOME/IPTT模块调用SOME/IP APP2实现预设功能，从而产生预设服务的数据包。

或SOME/IP APP1通过SOME/IPTT模块传输数据给SOME/IP APP2，此时基于SOME/IPTT模块在系统内部实现进程通信。

若数据包需要传输给系统外部的目标客户端，则通过底层套接字通道进行传输。

获取传输优先级，根据优先级在车载以太网发送端口创建对应的VLANtag，用于发送对应优先级的数据包；

SOMEIPTTd模块按照优先级配置传输信息，根据时间敏感信息进行通道选择。

SOMEIPTTd模块根据实时时钟，按照优先级通道发送SOME/IP协议通信数据。

当数据包需要通过网关转送给目标客户端时，网关对接收的数据包进行解析，获取数据包的VLANtag信息，网关按照VLANtag信息，对时间敏感数据进行实时转发。

当时间敏感数据到达目标客户端的数据端口，SOMEIPTTd模块按照优先级通道接收数据。

SOMEIPTTd模块按照时间敏感优先级，触发时间恢复机制；

SOMEIPTTd模块按照核心协议内容，解析SOME/IP协议内容，将关键数据发送给SOME/IP应用层中应用程序。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，本发明不限于以上实施例。本领域的技术人员可以清楚，该实施例中的形式不局限于此，同时可调整方式也不局限于此。可以理解，本领域技术人员在不脱离本发明的基本构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本发明的保护范围之内。