掌握SOME/IP的应用方法对车载信息娱乐模块至关重要
随着汽车智能化和娱乐化的不断发展，传统can通讯已经无法满足车载娱乐系统对传输带宽的要求，迫切需求高带宽的新一代车载网络技术及架构。因此，车载以太网应运而生，其高传输速率能够满足现代汽车娱乐系统的音频、视频、云端等数据传输的要求。some/ip协议是车载以太网的重要应用层协议之一，掌握some/ip的应用方法对车载信息娱乐模块至关重要。
1 前言
车载信息娱乐系统（in-vehicle infotainment，ivi）由收音机逐步发展而来，目前ivi系统已成为车内的重要信息显示单元，并已安装于大多数主流车型。随着信息技术和汽车电子的迅速发展，ivi系统集成的功能越来越多，包括音频播放、视频播放、移动电视、生活资讯、导航定位、移动上网、辅助驾驶、远程诊断、云端升级和行车安全。
功能众多对信息显示的实时性提出了较高要求，传统的车载网络架构can受信息传输带宽的限制，已无法满足需求。1998年，车载以太网标准ieee 802.3推出的超低质量双绞线使每一条链路都可以专享100 mb/s的传输速率，2004年，双同轴电缆的传输速率可达1 gb/s，解决了传统车载架构的瓶颈，形成了新一代车载网络架构。
2 some/ip简介
some/ip是基于ip的可扩展、面向服务的中间件(scalable service-oriented middleware over ip)的缩写。
车载以太网的5层模型结构如图1所示，包括应用层、传输层、网络层、数据链路层和物理层。some/ip是tcp/ip层上面的一层协议，位于车载以太网的四层以上。
图1 车载以太网的5层模型结构
车载以太网5层模型的每个层级功能不同，使用的支撑协议也不同。图2所示为车载以太网协议架构。
图2 车载以太网协议架构
由图2可见，some/ip协议位于应用层，提供面向服务的通讯接口。不同于传统车载网络的通讯方式，当有请求发出时，some/ip才会发送数据，否则不发送。这样总线上就没有不必要的数据，降低了负荷。这种通讯方式将节点分成两个角色：客户端（client）和服务端（server），而some/ip是实现这种远程服务调用的接口。
some/ip向上层应用程序提供api接口，创建cli⁃ent/server客户端，通过tcp/ip协议对应的以太网进行通讯，通讯接口如图3所示。
图3 some/ip通讯接口
some/ip的访问方式分为事件通知（notifica⁃tion）、远程过程调用（remote procedure call，rpc）和访问进程数据（getter、setter）3种。
事件通知与传统can通信消息类似，服务端（server）周期性或者事件变化时向客户端（client）发送特定消息，过程如图4所示。
图4 事件通知通信方式
远程过程调用是当客户端有请求的时候，向服务端发送一个请求消息，服务端根据情况返回响应，其框架如图5所示。
图5 远程过程调用（prc）访问方式
访问进程数据可以使客户向服务器端写入（setter）或者读取（getter）数据。访问进程数据方式如图6所示。
图6 访问进程数据方式
3 详细设计
3.1 车载娱乐系统网络架构
在实际应用中，整车的车联网功能通过t-box来实现。ivi系统通过车内网关与t-box相连，通过some/ip协议获取需要的数据，实现ivi系统联网功能，ivi系统的网络架构如图7所示。
图7 ivi系统网络架构
3.2 ivi软件架构
some/ip在ivi车载以太网软件上的实现分为以下5部分：应用、服务（server）、操作系统、sdk及some/ip库。
操作系统的选择是基于linux平台的genivi，它是应用于车载娱乐系统的开放式操作系统，具有一定的定制性。目前genivi平台的应用包括连接消费电子设备、显示互联网内容、进行无线连接、播放音频/视频和高质量多媒体内容以及安装和更新app的基本结构。车载以太网模块的软件框架如图8所示。
图8 车载以太网模块软件架构
3.3 硬件实现
ivi模块使用基于博通（broadr-reach）技术的博通bcm89811芯片，实现以太网物理层收发器（phy）的功能。该芯片的主要特点如下：
（1）符合汽车级要求的低功耗工艺，降低功耗多达30%；
（2）集成芯片的低通滤波器可降低排放（符合emc要求）；
（3）集成的内部稳压器可为芯片提供电源，无需外部稳压器；
（4）满足汽车高规格要求，消除噪音并减少传输抖动；
（5）在单对非屏蔽双绞线上的传输速度可以达到100 mb/s。
3.4 软件实现
some/ip主要实现以下功能：
（1）事件通知t-box状态信息；
（2）远程调用完成对t-box设置；
（3）读取t-box数据。
3.4.1 事件通知t-box状态
t-box周期性的发送t-box状态给ivi，包括tbox的网络状态等，软件调用流程如图9所示。
图9 事件通知软件调用流程
3.4.2 远程调用实现
ivi通过远程调用完成对t-box的设置，包括wifi连接设置等，软件调用流程如图10所示。
图10 远程调用软件实现流程
3.4.3 读取t-box数据实现
ivi通过some/ip的getter获取t-box数据，实现读取t-box的日志等功能，软件接口调用如图11所示。
图11 读取数据调用流程
4 some/ip测试
对some/ip的测试硬件上使用vn5610a，软件使用canoe实现。搭建的测试环境如图12所示。
图12 测试环境搭建
canoe加载自带的some/ip库someip_il.dll完成仿真节点与ivi的通讯测试。
截取some/ip通讯数据，如图13所示。
图13 通讯数据
例如对第155条数据进行分析，如图14所示。
图14 数据包分析
这条数据包是id为0xd005的通知类消息，与此车型的信息娱乐系统定义的some/ip消息矩阵吻合。通过这种测试方式完成了协议一致性测试。
5 结束语
综上，完成了some/ip在信息娱乐系统的搭载，实现了信息娱乐系统联网、通讯功能。
目前国内外主要芯片厂都提出了车载以太网的解决方案，并且车载以太网带宽已经达到100 mb/s甚至1 gb/s，some/ip在车载以太网上的应用使得车联网，音视频传输成为可能，实现传统can网络无法实现的功能。车载以太网推进了车辆智能化的发展，未来，some/ip在车载以太网方面的应用将越来越广泛。
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图1 车载以太网的5层模型结构
车载以太网5层模型的每个层级功能不同，使用的支撑协议也不同。图2所示为车载以太网协议架构。
图2 车载以太网协议架构
由图2可见，some/ip协议位于应用层，提供面向服务的通讯接口。不同于传统车载网络的通讯方式，当有请求发出时，some/ip才会发送数据，否则不发送。这样总线上就没有不必要的数据，降低了负荷。这种通讯方式将节点分成两个角色：客户端（client）和服务端（server），而some/ip是实现这种远程服务调用的接口。
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图3 some/ip通讯接口
some/ip的访问方式分为事件通知（notifica⁃tion）、远程过程调用（remote procedure call，rpc）和访问进程数据（getter、setter）3种。
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图4 事件通知通信方式
远程过程调用是当客户端有请求的时候，向服务端发送一个请求消息，服务端根据情况返回响应，其框架如图5所示。
图5 远程过程调用（prc）访问方式
访问进程数据可以使客户向服务器端写入（setter）或者读取（getter）数据。访问进程数据方式如图6所示。
图6 访问进程数据方式
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在实际应用中，整车的车联网功能通过t-box来实现。ivi系统通过车内网关与t-box相连，通过some/ip协议获取需要的数据，实现ivi系统联网功能，ivi系统的网络架构如图7所示。
图7 ivi系统网络架构
3.2 ivi软件架构
some/ip在ivi车载以太网软件上的实现分为以下5部分：应用、服务（server）、操作系统、sdk及some/ip库。
操作系统的选择是基于linux平台的genivi，它是应用于车载娱乐系统的开放式操作系统，具有一定的定制性。目前genivi平台的应用包括连接消费电子设备、显示互联网内容、进行无线连接、播放音频/视频和高质量多媒体内容以及安装和更新app的基本结构。车载以太网模块的软件框架如图8所示。
图8 车载以太网模块软件架构
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（5）在单对非屏蔽双绞线上的传输速度可以达到100 mb/s。
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some/ip主要实现以下功能：
（1）事件通知t-box状态信息；
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