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本文主要介绍了什么是AUTOSAR中的虚拟总线功能？在AUTOSAR架构中起什么作用？
希望对您的学习有所帮助。
本文来自于微信公众号旧友与酒，由火龙果软件Linda编辑、推荐。 |
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在AUTOSAR架构中，虚拟总线（Virtual Functional
Bus，VFB）是一个重要的抽象层，它主要用于分离应用软件与底层硬件之间的依赖关系。虚拟总线功能的主要目的是在不依赖具体硬件和总线协议的情况下，实现ECU之间的通信。
虚拟总线（VFB）的功能和作用
1、通信抽象：VFB作为一种抽象的通信总线，可以让不同的AUTOSAR软件组件（SWC）之间在逻辑上相互通信，而不需要考虑底层的硬件细节。这样，无论实际部署在哪个ECU上，组件间的通信都能实现。
2、解耦软件和硬件：通过VFB，软件组件的开发可以独立于硬件平台。软件工程师只需关注应用逻辑，不必关心ECU硬件及其物理通信接口。这种解耦机制为软件的跨平台移植提供了便利性。
3、支持分布式开发：由于VFB的存在，开发团队可以独立开发各自的SWC，并通过标准化接口进行集成测试。这样可以简化软件组件的集成，方便在多ECU分布式系统中的部署。
4、简化测试与验证：在开发和测试阶段，可以通过VFB来模拟实际的ECU间通信，而不依赖真实的硬件环境。这样可以在仿真环境下完成大部分测试，降低开发成本。
虚拟总线的工作方式
虚拟总线实际上并不是真实存在的物理总线，而是由AUTOSAR中间件（RTE，Run-Time Environment）在后台模拟实现的。RTE在运行时为每个SWC提供标准化的通信接口，负责在不同的SWC之间传递数据。以下是虚拟总线的基本工作流程：
接口抽象：VFB通过接口（Ports）为各个软件组件定义了统一的接口和通信协议，确保组件间的数据传输符合预定义的标准。
组件间通信：当一个SWC需要与另一个SWC通信时，它只需调用RTE提供的接口来发送或接收数据，VFB在后台完成实际的数据路由。
自动代码生成：AUTOSAR工具链能够根据VFB配置生成RTE代码。RTE代码实现了组件之间的通信逻辑，使得开发人员不必手动编写复杂的通信代码。
示例
在AUTOSAR中，虚拟总线（VFB）通信的实现主要通过接口和端口的配置以及RTE（Run-Time
Environment）代码来实现。以下是一个简化的AUTOSAR风格的代码示例，通过C语言展示了VFB的通信机制。
假设有两个软件组件：
1. EngineStatus组件（位于ECU1）：用于监控发动机转速，并将其作为输出数据。
2. Display组件（位于ECU2）：接收并显示发动机转速数据。
(1).定义接口和端口
假设我们需要通过一个接口"EngineSpeedInterface"来传递"EngineSpeed"数据。
// Interface definition (EngineSpeedInterface.h)
#ifndef ENGINESPEEDINTERFACE_H
#define ENGINESPEEDINTERFACE_H
// 定义一个类型用于传输发动机转速数据
typedef uint16_t EngineSpeedType;
#endif //ENGINESPEEDINTERFACE_H
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(2).定义RTE（Run-Time Environment）API
AUTOSAR工具链通常会根据配置自动生成这些RTE函数。假设生成了以下RTE接口代码：
//RTE_EngineStatus.h
#ifndef RTE_ENGINESTATUS_H
#define RTE_ENGINESTATUS_H
#include "EngineSpeedInterface.h"
// 用于EngineStatus组件的API，设置发动机转速
void Rte_Write_EngineStatus_EngineSpeed(EngineSpeedType
speed);
#endif // RTE_ENGINESTATUS_H
// RTE_Display.h
#ifndef RTE_DISPLAY_H
#define RTE_DISPLAY_H
#include "EngineSpeedInterface.h"
// 用于Display组件的API，获取发动机转速
Std_ReturnType Rte_Read_Display_EngineSpeed(EngineSpeedType
*speed);
#endif //RTE_DISPLAY_H
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(3).实现组件代码
使用生成的RTE API，"EngineStatus"组件可以发送数据，而"Display"组件可以读取数据。
EngineStatus组件代码示例："EngineStatus"组件负责监控发动机转速，并将数据发送到虚拟总线。
// EngineStatus.c
#include "RTE_EngineStatus.h"
void EngineStatus_MainFunction(void)
{
EngineSpeedType currentSpeed
= 2000; // 假设当前读取的转速为2000 RPM
// 将转速数据写入RTE接口，发送到虚拟总线
Rte_Write_EngineStatus_EngineSpeed(currentSpeed);
}
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Display 组件代码示例："Display"组件通过RTE接口读取转速数据并显示在仪表盘上。
// Display.c
#include "RTE_Display.h"
#include <stdio.h>
void Display_MainFunction(void)
{
EngineSpeedType receivedSpeed;
// 从RTE接口读取转速数据
if(Rte_Read_Display_EngineSpeed(&receivedSpeed)
== E_OK) {
// 将数据显示到仪表盘（这里模拟显示到控制台）
printf("Current Engine
Speed: %u
RPM\n", receivedSpeed);
}
else {
// 错误处理
printf("Failed to read
engine speed.\n");
}
}
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(4).虚拟总线（VFB）功能的实现
在实际运行时，虚拟总线并不是物理上存在的，而是由RTE实现的内部数据路由。RTE会自动生成代码，将"EngineStatus"组件的输出与"Display"组件的输入连接起来。
RTE生成的代码通常如下所示：
//RTE_Implementation.c
#include "RTE_EngineStatus.h"
#include "RTE_Display.h"
static EngineSpeedType engineSpeedBuffer;
// 缓存发动机转速数据
void Rte_Write_EngineStatus_EngineSpeed(EngineSpeedType
speed) {
engineSpeedBuffer = speed;
// 将数据存入缓冲区
}
Std_ReturnType Rte_Read_Display_EngineSpeed(EngineSpeedType
*speed) {
*speed = engineSpeedBuffer;
// 从缓冲区读取数据
return E_OK; // 返回成功状态
}
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上述示例展示了如何通过虚拟总线（VFB）在AUTOSAR架构中实现组件间的通信：
EngineStatus组件调用"Rte_Write_EngineStatus_EngineSpeed"将发动机转速数据写入VFB。
Display组件通过"Rte_Read_Display_EngineSpeed"从VFB读取发动机转速数据。
实际的RTE代码将数据从"EngineStatus"组件路由到"Display"组件，实现了逻辑上的通信，而无需依赖实际的物理总线。
AUTOSAR中的VFB通信抽象，通过RTE提供的API实现了对底层总线协议和物理连接的隔离，使得应用组件间的通信更为模块化和透明。 |
