AUTOSAR CP 服务发现模块SD规范导读

一、SD服务发现模块主要功能总结

利用IP广播实现SOMEIP-SD协议消息，来实现服务的发现和提供。

服务实例管理
- 允许不同的ECU在车辆网络内提供（Offer）或查找（Find）服务实例。例如，一个车载娱乐系统ECU可以提供音乐播放服务实例，而其他控制单元（如中控单元）可以查找并使用该服务。
- 能停止提供不再可用的服务实例，并处理相关的停止请求（StopOffer）。
事件组控制
- 管理服务实例中的事件组（Eventgroup），可以控制事件组的订阅（SubscribeEventgroup）和取消订阅（StopSubscribeEventgroup）。例如，车辆的安全系统服务实例可能有一个事件组用于发送安全相关的事件（如车门开启、防盗触发等），其他ECU可以订阅该事件组以接收相关通知。
- 对订阅事件组的请求进行确认（SubscribeEventgroupAck）或否定应答（SubscribeEventgroupNack），并根据配置和状态处理相关操作。
状态管理与报告
- 存储服务实例和事件组的状态信息，如服务器服务的可用（Available）或不可用（Down）状态，客户端服务的请求（Requested）或释放（Released）状态，事件组的订阅（Subscribed）或未订阅（Unsubscribed）状态等。
- 通过API向BswM模块报告这些状态，以便BswM模块根据状态进行相应的决策和操作。
消息处理与通信
- 构建和解析符合SOME/IP - SD协议的消息，包括消息格式的处理（如请求ID、协议版本、接口版本、消息类型、返回代码、标志、保留字段、条目数组、选项数组等的处理）。
- 通过套接字适配器模块（SoAd）发送和接收服务发现消息，实现与其他ECU之间的通信。例如，将提供服务的消息发送到多播地址，以便其他ECU可以发现该服务；接收来自其他ECU的查找服务消息并进行处理。
定时与重复操作
- 为服务器服务和客户端服务定义了不同的阶段（如初始等待阶段、重复阶段、主阶段），每个阶段有特定的定时行为。例如，服务器服务在初始等待阶段后，根据配置的时间间隔重复发送提供服务消息，以确保服务的可用性被其他ECU及时发现；客户端服务在请求服务后，按照一定的时间策略发送查找消息，直到获取到服务或达到一定条件。
- 处理订阅事件组的重试机制，在特定情况下（如消息丢失或未及时收到应答）自动重试订阅操作，以提高系统的可靠性和容错性。
配置与管理
- 支持多种配置参数，如服务实例的配置（包括服务ID、实例ID、版本等）、定时器相关参数（如初始等待时间、重复间隔等）、通信相关参数（如IP地址、端口、路由组等）、能力记录相关参数等。这些配置参数用于定制SD模块的行为，以适应不同的应用场景和需求。
- 对配置进行一致性检查，确保配置的合理性和有效性。

二、SD模块使用场景及与BswM、SoAd模块关系示例

假设在一个智能汽车系统中，有以下几个主要的ECU：

车辆控制单元（VCU）：负责车辆的核心控制功能，如车速控制、动力系统管理等。
信息娱乐系统单元（ISU）：提供多媒体娱乐、导航、车辆信息显示等功能。
远程信息处理单元（TBU）：负责与外部网络（如云端服务器）进行通信，实现车辆远程监控、软件更新等功能。

（一）服务发现与使用场景

VCU作为服务器服务，提供车辆状态信息服务实例，包括车速、发动机转速、剩余油量等信息。它通过SD模块将这些服务实例提供（Offer）出去，以便其他ECU可以发现并使用。
ISU作为客户端服务，需要获取车辆状态信息来显示在仪表盘上或根据车速调整导航提示等。它通过SD模块查找（Find）VCU提供的车辆状态信息服务实例。
TBU也可能作为客户端服务，查找VCU的车辆状态信息服务实例，并将这些信息发送到云端服务器，实现车辆远程监控功能。

（二）BswM模块与SD模块关系

BswM模块负责管理系统的整体模式和状态。例如，当车辆启动时，BswM模块会根据系统配置和当前状态，通知SD模块启动某些服务实例的提供或查找操作。如果车辆进入节能模式，BswM模块可能会要求SD模块停止一些非关键服务实例的提供，以降低能耗。
SD模块向BswM模块报告服务实例和事件组的状态。例如，当VCU的车辆状态信息服务实例出现故障或不可用时，SD模块会将该服务实例的状态更新为不可用（Down）并报告给BswM模块。BswM模块可以根据此信息采取相应的措施，如通知其他相关ECU或触发故障诊断流程。

（三）SoAd模块与SD模块关系

SoAd模块负责网络通信的底层操作，如套接字连接的管理、数据的发送和接收等。SD模块依赖SoAd模块来发送和接收服务发现消息。例如，当VCU通过SD模块提供服务实例时，SD模块会利用SoAd模块将包含服务实例信息的消息发送到指定的多播地址，以便其他ECU能够接收到该消息。
当ISU或TBU通过SD模块查找服务实例时，SD模块会通过SoAd模块接收来自网络的查找消息，并进行相应的处理。在处理过程中，如果需要发送响应消息（如提供服务实例的详细信息），SD模块会再次借助SoAd模块将响应消息发送回请求的ECU。

三、C++代码说明SD模块工作原理（简化示例）

以下是一个简化的C++代码示例，用于说明SD模块的工作原理，重点展示服务实例的提供、查找以及与BswM模块和SoAd模块的交互（模拟部分）。

cpp 复制代码

#include <iostream>
#include <vector>
#include <unordered_map>
#include <ctime>

// 假设这是表示服务实例的结构体
struct ServiceInstance {
    int serviceId;
    int instanceId;
    int majorVersion;
    int minorVersion;
    bool available;
};

// 假设这是表示消息的结构体
struct SdMessage {
    int messageId;
    int length;
    int requestId;
    int protocolVersion;
    int interfaceVersion;
    int messageType;
    int returnCode;
    int flags;
    std::vector<char> entries;
};

// 模拟BswM模块的回调函数类型定义
typedef void (*BswMCallback)(int serviceInstanceId, bool newState);

// SD模块类
class SdModule {
private:
    // 存储服务实例的映射，以服务实例ID为键
    std::unordered_map<int, ServiceInstance> serviceInstances;
    // 模拟与BswM模块的回调函数注册
    BswMCallback bswmCallback;

public:
    // 初始化SD模块，注册BswM回调函数
    void init(BswMCallback callback) {
        bswmCallback = callback;
    }

    // 提供服务实例
    void offerService(ServiceInstance service) {
        // 在这里可以进行一些配置检查等操作
        serviceInstances[service.instanceId] = service;
        // 构建并发送提供服务消息（模拟，实际需要与SoAd模块交互发送）
        SdMessage offerMsg = buildOfferMessage(service);
        std::cout << "Offering service instance: " << service.instanceId << std::endl;
        // 假设调用SoAd模块的发送函数（实际需要实现相关接口）
        // SoAd.send(offerMsg);
    }

    // 查找服务实例
    void findService(int serviceId, int majorVersion, int minorVersion) {
        // 构建查找服务消息（模拟）
        SdMessage findMsg = buildFindMessage(serviceId, majorVersion, minorVersion);
        std::cout << "Finding service with ID: " << serviceId << std::endl;
        // 假设调用SoAd模块的发送函数（实际需要实现相关接口）
        // SoAd.send(findMsg);
    }

    // 处理接收到的消息（模拟，实际需要根据消息类型和内容进行复杂处理）
    void handleReceivedMessage(SdMessage msg) {
        if (msg.messageType == 0x02) {  // 假设0x02是查找服务消息类型
            // 解析查找消息，查找对应的服务实例
            int serviceId = parseServiceIdFromMessage(msg);
            ServiceInstance* service = findServiceInstance(serviceId);
            if (service!= nullptr) {
                // 构建并发送提供服务响应消息（模拟，实际需要与SoAd模块交互发送）
                SdMessage offerResponse = buildOfferResponseMessage(*service);
                std::cout << "Sending offer response for service instance: " << service->instanceId << std::endl;
                // SoAd.send(offerResponse);
            }
        }
    }

    // 模拟服务实例状态变化通知BswM模块
    void notifyBswM(int serviceInstanceId, bool newState) {
        if (bswmCallback!= nullptr) {
            bswmCallback(serviceInstanceId, newState);
        }
    }

private:
    // 构建提供服务消息的函数（模拟）
    SdMessage buildOfferMessage(ServiceInstance service) {
        SdMessage msg;
        // 设置消息的各种字段（模拟，实际需要根据协议规范设置）
        msg.messageId = 0xFFFF8100;
        msg.length = 0;  // 实际需要计算消息长度
        msg.requestId = 0;  // 模拟请求ID
        msg.protocolVersion = 1;
        msg.interfaceVersion = 1;
        msg.messageType = 0x01;  // 假设0x01是提供服务消息类型
        msg.returnCode = 0;
        msg.flags = 0;
        // 构建条目数组（模拟，实际需要根据服务实例信息构建）
        std::vector<char> entries;
        entries.push_back(service.serviceId);
        entries.push_back(service.instanceId);
        entries.push_back(service.majorVersion);
        entries.push_back(service.minorVersion);
        msg.entries = entries;
        return msg;
    }

    // 构建查找服务消息的函数（模拟）
    SdMessage buildFindMessage(int serviceId, int majorVersion, int minorVersion) {
        SdMessage msg;
        // 设置消息的各种字段（模拟，实际需要根据协议规范设置）
        msg.messageId = 0xFFFF8100;
        msg.length = 0;  // 实际需要计算消息长度
        msg.requestId = 0;  // 模拟请求ID
        msg.protocolVersion = 1;
        msg.interfaceVersion = 1;
        msg.messageType = 0x02;  // 假设0x02是查找服务消息类型
        msg.returnCode = 0;
        msg.flags = 0;
        // 构建条目数组（模拟，实际需要根据查找条件构建）
        std::vector<char> entries;
        entries.push_back(serviceId);
        entries.push_back(majorVersion);
        entries.push_back(minorVersion);
        msg.entries = entries;
        return msg;
    }

    // 构建提供服务响应消息的函数（模拟）
    SdMessage buildOfferResponseMessage(ServiceInstance service) {
        SdMessage msg;
        // 设置消息的各种字段（模拟，实际需要根据协议规范设置）
        msg.messageId = 0xFFFF8100;
        msg.length = 0;  // 实际需要计算消息长度
        msg.requestId = 0;  // 模拟请求ID
        msg.protocolVersion = 1;
        msg.interfaceVersion = 1;
        msg.messageType = 0x01;  // 假设0x01是提供服务消息类型
        msg.returnCode = 0;
        msg.flags = 0;
        // 构建条目数组（模拟，实际需要根据服务实例信息构建）
        std::vector<char> entries;
        entries.push_back(service.serviceId);
        entries.push_back(service.instanceId);
        entries.push_back(service.majorVersion);
        entries.push_back(service.minorVersion);
        msg.entries = entries;
        return msg;
    }

    // 从消息中解析服务ID的函数（模拟）
    int parseServiceIdFromMessage(SdMessage msg) {
        // 假设消息的第一个字节是服务ID（实际需要根据协议规范解析）
        return msg.entries[0];
    }

    // 查找服务实例的函数
    ServiceInstance* findServiceInstance(int serviceId) {
        for (auto& it : serviceInstances) {
            if (it.second.serviceId == serviceId) {
                return &it.second;
            }
        }
        return nullptr;
    }
};

在上述代码中：

SdModule类表示SD服务发现模块，它包含了服务实例的存储容器和与BswM模块交互的回调函数指针。
init函数用于初始化SD模块，注册BswM模块的回调函数，以便在服务实例状态变化时通知BswM模块。
offerService函数用于提供服务实例，将服务实例信息存储在内部容器中，并构建和模拟发送提供服务消息（实际需要与SoAd模块协作完成发送）。
findService函数用于查找服务实例，构建查找服务消息并模拟发送（实际需要与SoAd模块协作）。
handleReceivedMessage函数模拟处理接收到的消息，根据消息类型（假设的查找服务消息类型）查找对应的服务实例，并构建和模拟发送提供服务响应消息（实际需要与SoAd模块协作）。
notifyBswM函数用于在服务实例状态变化时通知BswM模块，调用注册的回调函数。
其他私有函数用于构建不同类型的消息（提供服务消息、查找服务消息、提供服务响应消息）和解析消息中的服务ID，以及查找服务实例等操作，这些函数都是模拟实际的协议处理过程，实际实现需要严格遵循SOME/IP - SD协议规范。

这个示例代码只是一个简化的概念性演示，实际的SD模块实现会涉及到更复杂的协议处理、网络通信、状态机管理、错误处理等功能，并且需要与AUTOSAR的其他模块（如SoAd、BswM等）进行深度集成和交互。