【自动驾驶】8. MDC通信架构 + DDS + SOME/IP

对于AP框架，感知融合模块中，由于PreFusion通信数据量大，所以采用带宽较大的DDS（Data Distribution Service）通信协议，其余节点传入数据量较小，采用SOME/IP（Scalable Service-Oriented Middleware over IP）通信协议。融合模块与规控模块之间通信为DDS通信协议。规划控制模块内各节点之间均采用能够处理大数据量的DDS通信协议。

DDS主要用于内部通信高性能场景，SOME/IP主要用于与外部部件对接的通信场景，如与Classic AUTOSAR对接。
AP的通信协议分为DDS和SOME/IP。DDS的通讯协议又分为SHM（SHare Memory）和UDP（User Datagram Protocol），SHM为域内通讯协议，UDP为芯片间通讯协议。

`节点间的交互情况如下`：

CameraPerception节点从Camera中以SHM通信协议获取图像信息，对图像进行初步处理后，将障碍物列表信息输出给PreFusion节点。
RadarPerception节点采用SOME/IP通信协议，通过MCU（Microcontroller Unit）从Radar中获取毫米波雷达信息，并从Gps_localization获取车辆自身状态参数（包括自车位置、车速、航向信息等），对获取到的信息进行初步处理后，将障碍物列表信息输出给FullFusion节点。
LidarPerception节点采用SHM通信协议从Lidar中获取激光雷达信息，采用SOME/IP通信协议从Gps_localization获取车辆自身状态参数（包括自车位置、车速、航向信息等），对获取到的信息进行初步处理后，将障碍物列表信息输出给FullFusion节点。
PreFusion节点采用SHM通信协议从Lidar中获取激光雷达的信息，采用SHM+UDP通信协议从CameraPerception节点获取障碍物列表信息，以及采用SOME/IP通信协议从Gps_localization节点中获取车辆自身状态参数（包括自车位置、车速、航向信息等），再对获取到的信息进行初步融合，输出新的障碍物列表信息给FullFusion节点。
FullFusion节点分别从RadarPerception、LidarPerception和PreFusion节点获取障碍物列表信息，并从Gps_localization获取车辆自身状态参数（包括自车位置、车速、航向信息等），对获取到的信息进行最终的融合，得到可用的障碍物列表信息，然后将该信息输出给BehaviorPlan和MotionPlan节点。
MCU采用SOME/IP的通信协议将GPS/IMU、车辆底盘线控系统等信息输出给Vsomeipd节点。MCU接收GPS/IMU传感器信息的方式为串口通讯，接收线控系统信息的方式为CAN总线通讯
Gps_localization节点接收GPS/IMU信息，获得车辆自身状态参数（包括自车位置、车速、航向信息等），然后将这些信息输出给MissionPlan、BehaviorPlan、MotionPlan、Transform等节点
MissionPlan节点接收GPS/IMU信息，获得自车定位，并按照HMI界面设定的终点、途经点，根据高精度地图信息，规划出一条从起始点到终点的全局路径。然后将该路径以及高精度地图中其他信息发送出去，供其他节点使用。
BehaviorPlan节点为行为决策节点。该节点接收周围环境信息（包括GPS/IMU信息、高精度地图信息、周围障碍物信息、车辆自身信息等），经过决策，输出无人车应当执行的行为，并给出行为相关的边界信息，提供给MotionPlan节点进行轨迹规划。
MotionPlan节点接收GPS/IMU信息，包括行为决策信息、周围障碍物信息、车辆自身状态信息等，然后根据这些信息规划出一条最优的路径（包含位置坐标和速度信息的曲线），再将最优路径输出给Transform节点。
Transform为坐标转换节点。该节点的功能为将MotionPlan节点提供的信息从UTM坐标转换到车辆坐标系，输出给Control节点。
Control节点接收Transform节点转换之后的最优路径信息，然后结合车辆自身状态计算车辆横向及纵向的控制量（方向盘转角、油门开度、制动强度等），输出至车辆线控层，由执行器执行相应控制量.
Vehicle Abstract节点为车辆抽象节点。下行负责将Control节点发送的控制信号进行转换，并发送至MCU；上行又称为Vehicle Report节点，负责将MCU采集到的车辆状态信息进行转换，并发送至Conctrol、Transform、MotionPlan和BehaviorPlan节点。
Vsomeipd是信息传输路由节点，为采用SOME/IP通信协议的节点提供数据转换，如：Vehicle Abstract、GPS Abstract节点采用SOME/IP通讯协议将数据传输给其他节点（GPS_localization也需要通过Vsomeipd节点进行数据转换，在图中为了更好的体现出数据通路没有画出），数据经过一定的方式处理后输出给MCU。
Vehicle Abstract节点为车辆抽象层，GPS Abstract节点为GPS抽象层，这两个节点主要负责将Vsomeipd节点输出的相应数据进行解析，输出给其余各节点进行决策规划及控制量的计算。

请提前规划好Service Interface Id和Service Instance Id，防止发生ID冲突。ID取值范围为101~150。

Service Interface：服务接口，定义接口数据类型和通讯协议等，通过不同的Service Interface Id来区别服务接口，该参数需要保证全局唯一。
Service Instance ：服务实例，由Service Interface实例化而来，通过不同的Service Instance Id来区别通讯的服务实例，该参数需要保证全局唯一。

ARXML是AUTOSAR Adaptive Platform用于生成节点之间相互通信的数据类型（以头文件体现）以及通信规则（以json格式体现）。ARXML主要通过MDC Manifest Configurator工具进行配置。配置前需要规划接收接口、发送接口、通信的数据类型以及通信方式等。

CM（Communication Management）
如果应用实现不需要调用CM（Communication Management）相关的接口代码，则只需要配置Application Manifest、Machine Manifest和System Manifest即可。

`通信方式`

CM包含三种通讯方式：Event、Method与Field。

Event通讯方式是在服务发现后，从服务端发送数据，由客户端进行接收，单向传输数据。
Method通讯方式是先由客户端发送请求，服务端收到请求后会处理客户请求并返回应答。
Field通讯方式分为Setter、Getter与Notifier方法。其中Notifier与Event工作模式类似，Getter与Setter与Method方法类似。

`SOME/IP协议通讯注意事项`

若应用需要使用SOME/IP方式进行通讯，请注意以下几点：

1.必须先启动someipd，再开启服务端与客户端应用进行通讯，且someipd程序必须先于所有应用程序启动。
someipd是SOMEIP的后台进程，负责服务发现、数据转发等功能。
someipd程序的启动需要通过环境变量指定“vsomeip.json”配置文件，可通过如下方式指定：export SOMEIP_CONFIG_FILE=/<文件目录>/vsomeip.json
然后，运行someipd可执行文件。someipd可执行文件目录为/<deb解压位置>/usr/local/AdaptiveAutoSar/bin
2.关于“vsomeip.json”配置文件的生成，用户可以选择将主机上所有Application的ARXML配置文件全部输入代码生成工具生成，也可以选择手动配置（将各APP单独生成的“vsomeip.json”文件组合，主要组合“vsomeip.json”中services、applications、clients中的内容）。
3.someipd对应配置文件中必须包含该主机对外通讯需要的所有服务信息。
4.一台主机上只允许启动一个someipd。
5.应用于someipd的“vsomeip.json”配置文件必须配置service-Discovery信息。具体配置需要参考配置项。

QoS(Quality of Service)服务质量