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使用uDDS打造更安全的车载通信

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攻城狮Melo 发布时间:2023-3-14 17:24
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汽车智能化的大趋势下,“软件定义汽车”成为产业共识。软件将深度参与到汽车定义、开发、验证、销售、服务等过程中,并不断改变和优化各个过程,实现体验持续升级、过程持续优化、价值持续创造。这一转型需要对汽车平台架构进行自上而下的改变。重大变化包括从管理一个小型子系统的多个电控单元(ECU)向集成多种功能的区域控制器(ZCU)的转变。这些区域控制器还必须解决整车上不同系统的软件整合问题。

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Stellar车规MCU产品家族助力软件定义汽车
意法半导体Stellar车规MCU产品家族旨在帮助汽车厂商和一级供应商向软件定义汽车转型。Stellar系列MCU在保证汽车的安全和性能同时,可实现更高的处理性能,让所有系统都完全同步操作,安全地实现OTA无线升级软件,简化汽车保养维修,持续改善性能。
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Stellar 系列MCU具有四大架构与技术创新:实时的性能
提供高实时和确定性处理功能,具有六个Arm® Cortex®-R52+ 内核,以及多个Arm® Cortex®-M4内核和其他数据处理引擎。


以最佳性能实现应用集成
更好地利用其硬件资源来管理日益增加的软件复杂性和集成。基于硬件的虚拟化功能和防火墙,可简化多个源软件在同一芯片上的开发和集成的同时,确保安全隔离与性能。

丰富的外设总线接口
具有多路CANFD、CANXL、LIN、FlexRay、PSI5和以太网(100/1000Mbps with TSN)总线接口,并提供大量通信接口以及外部存储器接口(如Hyperbus/OctalSPI和eMMC)。

PCM存储器支持OTA
嵌入了高达20 MB的非易失性相变存储器(PCM),其创新的双映像存储支持经济高效的空中(OTA)更新,可大幅节约存储器大小

基于Stellar 的ZCU解决方案
ST NEVCC以汽车级Stellar作为网关/域控,在整车范围内,基于以太网/TSN+DDS构建统一的消息通信平台,实现各功能域之间以及各区域EEA之间信息的实时、安全交换共享,同时支撑各域控芯片上运行的控制类应用软件的数据分发。
该ZCU方案集成了数字钥匙、前后数字化OLED灯、AVAS、门控、座椅调节、空调调节、迎宾效果、OTA等功能。用户中控平台可以通过车辆网络,发现和订阅ZCU提供的一系列基于DDS协议的服务,实现车辆的控制和调节。同时用户可以根据自己的喜好随时定义使用场景,实现高度个性化定制。

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uDDS作为一个中间层软件,高度适配Stellar软件架构。同时可以基于软件需求,随时拓展软件组件,完善DDS服务的实时性以及安全性。

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在芯片内部,基于AUTOSAR AP/CP、DDS、Free RTOS等基础软件,形成层次化、模块化开放架构,为各类应用提供统一的运行环境。

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uDDS 在ST SPC58NH/StellarMCU上的RAM/Flash占用资源:

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什么是DDS
DDS即“Data Distribution Service”,是由国际标准化组织OMG发布的新一代工业物联网通信规范,已在欧美得到广泛应用,并被纳入各行业标准或框架。DDS中间件运行在应用和基础平台之间,支撑应用跨操作系统、开发语言和处理器体系结构交换信息。

DDS的工作原理
DDS以订阅/发布模型为核心模型,以主题作为数据传输的基本单元。应用软件只需要关注自己能够产生或需要获取的主题,无需关注数据的传输过程。DDS在逻辑上为应用构建了一个“全局数据空间”,应用软件将产生的数据“写入”到全局数据空间,并从全局数据空间中“读取”需要的数据。

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在物理层面,DDS以链接库的形式嵌入到应用软件中。应用软件需要进行数据收发时,只需要调用DDS中间件提供的接口,由DDS中间件基于网络基础设施,实现数据的分发。

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逻辑层面,DDS为应用软件提供全局性的数据总线,实现应用与应用之间、应用与网络之间的解耦,简化应用软件实现网络通信的复杂度,同时提供应用软件即插即用、系统规模灵活扩展的能力。

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uDDS的技术优势
南京磐优信息科技有限公司是国产DDS中间件的先驱者与开拓者。磐优遵循OMG规范打造了自主可控的uDDS数据分发服务产品, 包括实时发布/订阅通信中间件uDDS,以及与其配套的系统建模、数据监控和协议分析等工具。磐优面向自动驾驶、智能网联汽车、智能电网、工业物联网等民用新兴关键领域提供自主可控的软件产品和解决方案,正与国内汽车行业一线品牌开展广泛对接合作,致力于成为将DDS技术应用于智能网联汽车领域的行业先驱。

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使用uDDS,用户只需从数据的角度关注整个系统的通信,不需关心节点间的连接。uDDS基于虚拟的“全局数据空间”的概念,来设计各种数据的结构和主题,还有建模工具帮助用户可视化地搭建数据体系,实现IDL文件以及代码的自动生成。

uDDS的主要优势包括:
低时延
为实时系统提供微秒级的端到端数据传输


高可靠
纯分布式架构,不存在中心节点,避免性能和安全瓶颈


易扩展
软硬解耦、空间解耦、时间解耦,软件即插即用,系统灵活扩展


跨平台
支持国内外主流操作系统;支持国内外主流芯片架构;支持基于单片机的轻量化版本


多语言
支持C、C++、Java等多种开发语言


互操作
遵循OMG定义的DDS规范,可与国外产品互联互通


多协议
支持以太网、5G、FC、串口等传输协议,并支持按需扩展


工具齐全
提供功能丰富的配套工具,极大提升系统集成的效率和质量


自主可控
为用户提供高品质的技术支持和售后服务;支持根据不同行业客户需求进行适应性裁剪或订制。

DDS应用场景
DDS带来的开放性能够大幅降低汽车E/E架构升级成本。
当前汽车E/E架构正处于不断创新发展的过程中,典型的架构模式正在沿着分布式架构->功能域架构->区域架构的方向演进。DDS使得所有应用软件都通过统一标准实现即插即用、开放共享的数据交互,完全基于主题进行发布/订阅,而不受到系统拓扑结构变化的影响。越是早期使用DDS,适应后续架构的代价就越能明显降低。
磐优uDDS 与Global Vendor  DDS的性能比较
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转载自: Automotive
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