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AUTOSAR图解==＞AUTOSAR_SWS_V2XGeoNetworking

news 来源：原创 2025/7/1 7:25:46

AUTOSAR V2X GeoNetworking 模块分析

车联网地理网络协议解析与实现

目录

  • 1. 概述
  • 2. 模块架构分析
    • 2.1 AUTOSAR V2X GeoNetworking 在BSW架构中的位置
      • 2.1.1 架构层次说明
      • 2.1.2 模块间关系
    • 2.2 V2X GeoNetworking 模块内部组件结构
      • 2.2.1 核心组件
      • 2.2.2 接口说明
  • 3. 消息处理流程
    • 3.1 消息传输和接收序列
      • 3.1.1 消息发送流程
      • 3.1.2 消息接收流程
      • 3.1.3 伪名变更处理
    • 3.2 消息处理状态图
      • 3.2.1 主要状态说明
      • 3.2.2 关键处理规则
  • 4. 总结

1. 概述

AUTOSAR (AUTomotive Open System ARchitecture) 是汽车电子软件的开放式标准化架构，用于开发复杂的电子控制单元 (ECU) 软件。本文分析了AUTOSAR标准中的Vehicle-2-X GeoNetworking (V2xGn) 模块，该模块是实现车辆通信技术的关键组件。

V2X（Vehicle-to-Everything）通信是指车辆与周围环境中的实体（其他车辆、基础设施、行人等）之间的信息交换。地理网络（GeoNetworking）是V2X通信的一个关键部分，它使用地理位置信息进行数据路由，支持基于位置的消息传递。

2. 模块架构分析

2.1 AUTOSAR V2X GeoNetworking 在BSW架构中的位置

V2xGn模块是AUTOSAR基础软件（BSW）的一部分，它与其他V2X相关模块共同构成了完整的V2X通信栈。下图展示了V2xGn模块在AUTOSAR软件架构中的位置。

在这里插入图片描述

2.1.1 架构层次说明
  1. 应用层：包含具体的应用程序，如安全警告、交通效率应用等。
  2. 通信服务层：
    • V2xFac (Vehicle-2-X Facilities)：提供应用层支持和消息生成功能。
    • V2xBtp (Vehicle-2-X Basic Transport)：基本传输协议，提供端口管理。
    • V2xGn (Vehicle-2-X GeoNetworking)：提供基于地理位置的寻址和路由。
    • V2xM (Vehicle-2-X Management)：管理V2X通信的各个方面，包括安全和配置。
  3. BSW基础层：
    • EthIf (Ethernet Interface)：提供以太网通信接口。
    • WEth (Wireless Ethernet Driver)：无线以太网驱动。
    • WEthTrcv (Wireless Ethernet Transceiver Driver)：无线以太网收发器驱动。
    • DET (Default Error Tracer)：错误追踪器。
    • EcuM (ECU State Manager)：管理ECU状态。
  4. 硬件层：物理通信接口。
2.1.2 模块间关系
  • V2xGn模块接收来自V2xBtp的数据并通过EthIf将其传输出去。
  • V2xGn与V2xM交换数据，如位置信息和安全参数。
  • 当发生错误时，V2xGn向DET报告。
  • EcuM负责V2xGn模块的初始化。

V2xGn模块实现了GeoNetworking协议，该协议支持基于位置的寻址和消息转发，使得车辆能够与特定地理区域内的其他车辆进行通信。

2.2 V2X GeoNetworking 模块内部组件结构

下图展示了V2xGn模块的内部组件结构和与外部模块的接口关系。

在这里插入图片描述

2.2.1 核心组件

  1. V2xGn主模块：

    • 提供初始化和周期性处理功能（V2xGn_Init, V2xGn_MainFunction）
    • 处理消息传输和接收（V2xGn_Transmit, V2xGn_RxIndication）
    • 管理伪名更改（V2xGn_V2xM_PreparePseudonymChange等）

  2. 位置表管理：

    • 维护邻近ITS站点的位置信息
    • 定期更新位置表
    • 为接收到的数据包生成唯一的TransactionId

  3. 消息转发：

    • 实现区域转发算法
    • 执行距离检查，确保只转发来自6km以内发送方的消息
    • 管理DCC配置文件
    • 处理不同协议版本的兼容性

  4. 消息发送：

    • 生成GeoNetworking包头
    • 设置传输参数
    • 配置流量类别
    • 支持GBC（GeoBroadcast）数据包的缓存功能

  5. 消息接收：

    • 解码GeoNetworking数据包
    • 检测伪名ID碰撞
    • 实现重复数据包检测
    • 确保与不同协议版本的兼容性

  6. 地理计算：

    • 计算地理距离
    • 处理位置精度
    • 执行区域检查
2.2.2 接口说明

  1. V2xBtp接口：

    • 提供V2xBtp_RxIndication回调，通知BTP层接收到的消息
    • 提供V2xBtp_TxConfirmation回调，确认消息传输状态

  2. EthIf接口：

    • 使用EthIf_ProvideTxBuffer获取传输缓冲区
    • 通过EthIf_SetBufWTxParams设置传输参数
    • 调用EthIf_Transmit发送数据包
    • 使用EthIf_GetBufWRxParams获取接收参数

  3. V2xM接口：

    • 调用V2xM_GetPositionAndTime获取位置和时间信息
    • 使用V2xM_GetGlobalTxParams和V2xM_SetGlobalRxParams交换CBR信息
    • 通过V2xM_CalcDistance计算地理距离

  4. DET接口：

    • 在开发模式下报告错误

通过这些组件和接口，V2xGn模块能够实现基于地理位置的消息路由和转发功能，支持V2X通信中的地理定位服务。

3. 消息处理流程

3.1 消息传输和接收序列

下图详细展示了V2xGn模块中消息传输和接收的序列流程，以及伪名变更处理过程。

在这里插入图片描述

3.1.1 消息发送流程
  1. 应用层请求发送V2X消息
  2. V2xFac构建应用层消息并传递给V2xBtp
  3. V2xBtp构建BTP包并调用V2xGn_Transmit
  4. V2xGn从V2xM获取位置和时间信息
  5. V2xGn构建GeoNetworking头部，包括：
    • 设置源地址（MID, ST）
    • 设置目标地址
    • 设置流量类别字段（TC）
    • 设置最大跳数限制（MHL=10）
    • 设置EtherType值（0x8947）
  6. V2xGn获取CBR信息
  7. V2xGn通过EthIf获取传输缓冲区
  8. V2xGn设置传输参数
  9. V2xGn调用EthIf_Transmit发送数据包
  10. 传输确认后，如果V2xGnTxConfirmation已启用，V2xGn通知上层传输状态
3.1.2 消息接收流程
  1. WEth接收到数据包并通知EthIf
  2. EthIf调用V2xGn_RxIndication通知V2xGn
  3. V2xGn获取接收参数
  4. V2xGn处理接收到的数据包：
    • 解码GN头部
    • 检查协议版本兼容性
    • 检查伪名ID碰撞
    • 执行重复数据包检测
    • 生成唯一TransactionId
  5. V2xGn将CBR信息传递给V2xM
  6. V2xGn计算发送方距离
  7. 根据需要，V2xGn可能转发数据包：
    • 仅转发6km以内的消息
    • 使用DCC配置文件DP3
    • 执行区域转发算法
  8. V2xGn通知V2xBtp接收到消息
  9. 消息向上传递至应用层
3.1.3 伪名变更处理
  1. V2xM发起伪名变更请求（V2xGn_V2xM_PreparePseudonymChange）
  2. V2xGn暂停消息传输并清空缓冲区
  3. V2xM确认变更（V2xGn_V2xM_CommitPseudonymChange）
  4. V2xGn更新GN源地址并恢复消息传输
  5. 如需中止变更，V2xM调用V2xGn_V2xM_AbortPseudonymChange

这种精确的消息处理机制确保了V2X通信的可靠性和安全性，同时支持基于地理位置的高效数据路由。

3.2 消息处理状态图

下图展示了V2xGn模块的消息处理状态转换图，描述了模块在不同场景下的状态变化。

3.2.1 主要状态说明

  1. 初始化状态：

    • 模块由EcuM初始化
    • 通过V2xGn_Init()完成初始化并进入运行状态

  2. 运行状态：

    • 空闲：等待消息发送或接收请求

    • 处理发送请求：响应V2xGn_Transmit()调用

    • 请求传输缓冲区：通过EthIf_ProvideTxBuffer()获取缓冲区

    • 设置传输参数：通过EthIf_SetBufWTxParams()设置参数

    • 传输数据包：调用EthIf_Transmit()发送数据包

    • 处理接收指示：响应V2xGn_RxIndication()

    • 获取接收参数：通过EthIf_GetBufWRxParams()获取参数

    • 解析GN包头：解析GeoNetworking包头

    • 验证包有效性：按照一系列规则检查数据包有效性

    • 处理本地接收：处理以本地为目标的数据包

    • 判断转发：决定是否需要转发数据包

    • 准备转发数据包：准备转发符合条件的数据包

  3. 伪名变更状态：

    • 伪名变更准备：暂停消息传输，清空缓冲区
    • 伪名变更提交：更新GN源地址，恢复传输

  4. 错误处理状态：

    • 处理各种错误类型：参数错误(V2XGN_E_PARAM)、指针错误(V2XGN_E_PARAM_POINTER)、未初始化错误(V2XGN_E_UNINIT)、初始化失败(V2XGN_E_INIT_FAILED)
3.2.2 关键处理规则

  1. V2xGn_MainFunction周期性处理：

    • 定期更新和维护位置表
    • 通过V2xM_GetPositionAndTime获取最新信息

  2. 数据包有效性验证规则：

    • 仅接收6km距离内的消息
    • 支持协议版本0和1
    • 检测伪名ID碰撞
    • 执行重复数据包检测

  3. 数据包转发条件：

    • 使用区域转发算法(Annex E.3)
    • 应用DCC配置文件DP3
    • 仅转发6km距离内的消息
    • 对GeoBroadcast数据包支持存储-携带-转发机制

这个状态机清晰地展示了V2xGn模块在不同操作阶段的状态转换，有助于理解模块的工作流程和内部逻辑。

4. 总结

AUTOSAR V2X GeoNetworking模块是实现车联网通信的关键组件，它通过地理位置信息实现车辆间的高效通信。本文从多个角度分析了V2xGn模块：

  1. 架构视角：阐明了V2xGn在AUTOSAR BSW架构中的位置，及其与其他模块的交互关系。
  2. 组件视角：详细描述了V2xGn内部的组件结构和功能分工。
  3. 流程视角：展示了消息发送、接收和处理的完整序列。
  4. 状态视角：说明了模块在不同条件下的状态变化及转换规则。

V2xGn模块实现了ETSI标准定义的GeoNetworking协议，支持以下关键功能：

  • 基于地理位置的寻址和路由
  • 单跳和多跳通信
  • 区域消息转发
  • 伪名管理（用于隐私保护）
  • 与旧协议版本的兼容性

这些功能共同支持了V2X通信中的安全警告、交通效率提升等关键应用，为智能交通系统提供了坚实的通信基础。

V2xGn模块的设计充分考虑了汽车环境的特殊需求，如：

  • 移动性支持（车辆位置变化）
  • 隐私保护（伪名机制）
  • 有限通信范围（距离限制和转发机制）
  • 高可靠性要求（消息确认机制）

通过这些设计，V2xGn模块能够在复杂多变的道路环境中提供稳定可靠的通信服务，促进智能交通系统的广泛应用和发展。

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《数据库原理》部分习题解析1 1. 名词解释 &#xff08;1&#xff09;关系&#xff08;2&#xff09;属性&#xff08;3&#xff09;域&#xff08;4&#xff09;元组&#xff08;5&#xff09;码&#xff08;6&#xff09;分量&#xff08;7&#xff09;关系模式 &#xff0…...

编程日记 2025/6/28 23:49:46

汇川Easy系列PLC数据值改变功能块(随动增益改变判断)

PLC值改变事件 值改变触发功能块 PLC值改变事件 值改变触发功能块(SCL ST完整源代码)-CSDN博客文章浏览阅读1.1k次。本文介绍了在PLC中处理值改变事件的方法，包括值改变触发功能块的实现，详细讲解了FB接口定义、ST代码，并提供了在博途平台上的实现。此外，还分享了如何利用…...

编程日记 2025/6/28 22:56:03

数据清洗的艺术：如何为AI模型准备高质量数据集？

数据清洗的艺术&#xff1a;如何为AI模型准备高质量数据集&#xff1f; 引言 在人工智能和机器学习领域&#xff0c;我们常常听到"垃圾进&#xff0c;垃圾出"(Garbage in, garbage out)这句格言。无论你的模型架构多么精妙&#xff0c;算法多么先进&#xff0c;如果…...

编程日记 2025/6/29 0:07:47

怎么查看当前vue项目，要求的node.js版本

怎么查看当前vue项目&#xff0c;要求的node.js版本 找到 package.json package-lock.json 搜索 node...

编程日记 2025/6/28 23:07:15

游戏引擎学习第278天:将实体存储移入世界区块

总结并为今天的内容做好铺垫 今天的内容是关于开发一个完整的实体系统&#xff0c;目标是让这个系统更加实际和有效。之前讨论了如何通过一个模拟区域来处理无限大的世界。最初&#xff0c;使用浮动点数而不是双精度浮点数来避免潜在的精度问题&#xff0c;因为一些平台&#…...

编程日记 2025/6/28 23:58:58

计算机组成与体系结构：缓存设计概述（Cache Design Overview）

目录 Block Placement&#xff08;块放置&#xff09; Block Identification&#xff08;块识别&#xff09; Block Replacement&#xff08;块替换&#xff09; Write Strategy&#xff08;写策略&#xff09; 总结&#xff1a; 高速缓存设计包括四个基础核心概念&#xf…...

编程日记 2025/6/28 23:44:01

在Linux中如何使用Kill(),向进程发送发送信号

kill()函数 #include <sys/types.h> #include <signal.h> int kill(pid_t pid, int sig); 函数参数和返回值含义如下: pid:参数 pid 为正数的情况下,用于指定接收此信号的进程 pid;除此之外,参数 pid 也可设置为 0 或-1 以及小于-1 等不同值,稍后给说明。 …...

编程日记 2025/6/29 0:17:17

ElasticSearch重启之后shard未分配问题的解决

以下是Elasticsearch重启后分片未分配问题的完整解决方案&#xff0c;结合典型故障场景与最新实践&#xff1a; 一、快速诊断定位 ‌检查集群状态 GET /_cluster/health?pretty # status为red/yellow时需关注unassigned_shards字段值 ‌ 2.查看未分配分片详情 …...

编程日记 2025/6/28 23:58:40

基于 Spring Boot 瑞吉外卖系统开发（十四）

基于 Spring Boot 瑞吉外卖系统开发&#xff08;十四&#xff09; 查询订单 在管理端的首页&#xff0c;单击左侧菜单栏中的“订单明细”&#xff0c;会在右侧打开订单明细页面。 请求路径&#xff1a;/order/page 请求方法&#xff1a;GET 参数&#xff1a;page pageSize …...

编程日记 2025/6/29 0:27:53

【软件测试】第二章·软件测试的基本概念

&#x1f308; 个人主页&#xff1a;十二月的猫-CSDN博客 &#x1f525; 系列专栏&#xff1a;&#x1f3c0;软件测试与软件项目管理_十二月的猫的博客-CSDN博客 &#x1f4aa;&#x1f3fb; 十二月的寒冬阻挡不了春天的脚步&#xff0c;十二点的黑夜遮蔽不住黎明的曙光 目录 …...

编程日记 2025/6/28 22:56:48