【文章转载】CANape高性能数据记录与DDS的一些事儿

 

随着软件定义汽车的快速发展，车内软件系统越来越复杂和庞大。为了支撑分布式软件系统各个组件间更高效、更灵活地进行数据交互，行业在系统中引入了中间件的概念。中间件并不特指某种具体的技术，可以理解为处于操作系统和应用程序之间的一个软件中间层，将操作系统的功能进行重新组织和抽象，为上层的应用程序提供更高级的服务或功能，比如满足SOA架构需求的远程过程调用（RPC）框架，发布订阅通信框架等。我们熟悉的中间件技术有SOME/IP，是车载系统中最早实现量产的SOA中间件技术。除此之外，还有很多来自其他行业的成熟的中间件技术也逐渐进入了车内系统，其中最引人注目莫过于DDS。

 

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DDS介绍

领域广泛应用的技术。DDS定义应用接口（API）和通信语义（行为和服务质量QoS），目的是实现“在正确的时间向正确的地点传递正确的信息”（Information to the Right Place at the Right Time”）。

DDS中间件是一个软件中间层，将操作系统、网络传输和低级数据格式的细节抽象出来，以统一的API提供给应用程序，使得应用程序的开发者不必关注底层细节，可以专注于应用程序本身的实现，同时又实现了良好的应用可移植性，极大地提高了效率。同时，DDS对QoS的支持使得DDS通过简单配置即可满足不同场景下对通信的不同需求，这也是DDS最重要的特性之一。灵活的服务质量可以使DDS智能发送参与者所需要的东西，并为其提供可靠性。同时DDS支持动态发现，即参与通信的节点可以动态地发现彼此，自动完成匹配，极大地简化了网络配置工作。

 

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CANape对DDS的支持

CANape是测量标定领域的专业软件，在最新发布的CANape 20.0版本中增加了对用户定制DDS数据的测量记录的支持。

> DHPR概念

在自动驾驶领域，随着各式传感器和计算单元的性能越来越强，其产生的数据量也呈指数式上升，对测量和记录工具提出了更高的性能要求。CANape提供高性能的XCP-on-Ethernet采集方案，允许多上位机同步记录各种数量源（视频、雷达等）。同时CANape增加了对DHPR（Distributed High-Performance Recording）服务的支持，这是一种专门设计的记录模块，可以均衡上位机CPU和硬盘负荷，满足更高的性能需求。DHPR可以与CANape在同一台PC运行，也可以分布在不同的系统上。CANape可以同时处理多个不同系统的DHPR，从而实现一次记录更多的数据。未来测量大量数据的CANape设备也逐步实现为DHPR设备。

> 基于DHPR的DDS采集

CANape支持基于DHPR的DDS采集。标准的DHPR基于TCP/UDP进行，采用自定义的Protocol Decoder解析传输数据及目标信号等。针对DDS基于发布订阅模式进行数据交互的特性，CANape为其集成了特殊的DHPR，能够作为订阅者参与数据交互，采集记录DDS数据。

图1: DHPR Concept

DDS Decoder融合数据库格式转换、图像显示以及视频存储功能，可以实现OMG IDL到A2L（CANape应用）的数据库格式转换，将CDR-Object序列化后直接在CANape窗口进行在线显示，DDS数据可以存储到MF4文件。

图2: DDS Decoder架构

> 以ADAS ECU采集DDS为例，采集记录流程（图3）如下：

启动DDS DHPR测量，执行服务发现，订阅Topic；      

ADAS ECU发布DDS Data Sample；

DDS DHPR将采集到的DDS Data Sample传递到Protocol Decoder模块；

Protocol Decoder模块将其解码为CANape可以处理的对象，进行解析显示。

图3: DDS采集流程

> DDS采集设置

Device Settings：可以配置ECU的接口参数信息，导入Topic配置文件以及数据采集过程的Log信息等。

图4: Device设置

QoS配置：可以从Reliability/History/

Durability/Liveliness四个方面设置Qos参数。

图5: QoS设置

 

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Future

在ADAS域控领域，高性能处理器带来了中央化、集成化的应用场景，同时带来了大量的数据。大带宽数据接口如1Gb/10Gb ETH使得大数据采集成为可能。Vector致力于这种极具挑战的应用场景的开发工具链的开发与应用，提供包括并不限于大数据采集、记录、分析与回灌的软硬件一站式解决方案。