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我是穿拖鞋的汉子#xff0c;魔都中坚持长期主义的汽车电子工程师。
老规矩#xff0c;分享一段喜欢的文字#xff0c;避免自己成为高知识低文化的工程师#xff1a; 屏蔽力是信息过载时代一个人的特殊竞争力#xff0c;任何消耗你的人和…车载通信架构 —— DDS协议介绍
我是穿拖鞋的汉子魔都中坚持长期主义的汽车电子工程师。
老规矩分享一段喜欢的文字避免自己成为高知识低文化的工程师 屏蔽力是信息过载时代一个人的特殊竞争力任何消耗你的人和事多看一眼都是你的不对。非必要不费力证明自己无利益不试图说服别人是精神上的节能减排。 本文主要
- 1、标准及发展简介
- 2、概念介绍
- 3、应用场景及价值意义
一、标准及发展简介
DDS 的全称为 Data Distribution Service数据分发服务 )是由OMG联盟在2004年发布的中间件协议和应用程序接口标准。采用发布 / 订阅模型提供丰富的 QoSQuality of Service服务质量策略可满足各种分布式系统实时通信的低延迟、高可靠性、可扩展性的需求。DDS 被广泛应用在航空航天、船舶、军事、工业、医疗、交通、能源等领域中。
在分布式系统中DDS 中间件是处于操作系统和用户应用程序之间的软件层如图 4.5-12 所示。它将应用程序从操作系统网络传输和低级数据格式的详细信息中抽象出来以接口定义语言模式提供了支持多种编程语言 API从而使应用在不同的操作系统、编程语言和处理器体系架构之间交换信息。DDS中间件管理了数据格式、发现、连接、可靠性、协议、传输选择、QoS、安全性等底层细节。 随着SOA在汽车领域的发展和运用面向服务的通信中间件SOME/IP标准协议被引入到基础软件架构标准中。随着基础软件软硬解耦、软软解耦的发展应用和服务之间除了服务能力的提供还出现数据共享的需求。DDS正是以数据为中心的通信中间件用Topic为单元实现数据的共享按照用户定义的方式存储、发布和订阅数据支持运行在不同系统上不同开发语言的应用可以分布式的互相收发数据。
二、概念介绍
DDS 在软件框架中的模型如下图所示。DDS 通信的要素包括
-Domain代表一个通信平面由Domain ID唯一标识只有在同一个域内的通信实体才可以通信如果考虑车内通信可以只划分1个Domain也可以按照交互规则或其他规则定义多个Domain
- 域参与者Domain Participant代表域内通信的应用程序的本地成员身份简单来说就是说明同一数据域内的通信成员;
- 主题Topic是数据的抽象概念由TopicName标识关联相应数据的数据类型(DataType)如果把车内所涉及的所有Topic集合在一起这样就形成一个虚拟的全局数据空间“Global Data Space”进一步弱化了节点的概念所以域参与者已经不是节点的概念了;
- 发布者Publisher发布者发布主题数据至少与1个DataWriter关联通过调用DataWriter的相关函数将数据发出去;
- 订阅者Subscriber订阅者订阅主题数据至少与1个DataReader关联。当数据到达时应用程序可能忙于执行其他操作或应用程序只是等待该消息时这样就会存在两种情况同步访问和异步通知;
- 数据写入者Data Writer数据写入者类似缓存把需要发布的主题数据从应用层写入到DataWriter中;
- 数据读取者Data Reader数据读取者同样可以理解为一种缓存从订阅者得到主题数据随之传给应用层。
详细内容可参见如下示意图 DDS软件框架模型 DDS软件框架模型
DCPSData-Centric Publish-Subscribe 模型中的4个基础的概念
- 1、Publisher它是负责创建和配置其实现的 DataWriters 的 DCPS 实体。 DataWriter 是负责实际发布消息的实体。每个 DataWriter 都有一个分配的 Topic在该 Topic 下发布消息。
- 2、Subscriber它负责接收在其订阅的 Topic 下发布的数据。它为一个或多个 DataReader 对象提供服务这些对象负责将新数据的可用性传达给应用程序。
- 3、Topic它是绑定发布和订阅的实体在 DDS 域中是唯一的。通过 TopicDescription它允许发布和订阅数据类型的统一。
- 4、Domain它用于链接所有发布者和订阅者属于一个或多个应用程序它们在不同主题下交换数据。这些参与域的单个应用程序称为 DomainParticipantDDS域由Domain ID 标识。DomainParticipant通过定义Domain ID 以指定它所属的DDS域。具有不同Domain ID 的两个 DomainParticipants不知道彼此在网络中的存在。因此可以创建多个通信通道。这适用于涉及多个DDS应用程序的场景它们各自的 DomainParticipants相互通信但这些应用程序不得干扰。DomainParticipant 充当其他 DCPS 实体的容器充当发布者、订阅者和主题实体的工厂并在域中提供管理服务。 三、应用场景及价值意义
作为AP中中间件协议的常用协议DDS还广泛应用于如下地方
- 军事航空航天
NASA Launch Control SystemNASA 发射控制系统DDS用于超过40万个控制点 , 能够智能地分发来自数千个传感器的数据并允许在控制室进行数据的存储和查看。
另外Next Generation Navy System基于DDS标准的、高性能的中间件促进系统更好地实现互操作性并作为未来架构设计的基础。
- 智能能源
Large Scale Fusion Reactor System,该系统是DDS用于聚变能源中心的远程控制系统的数据监控和采集。SIEMENS WIND POWER也使用DDS可用于控制多个分布式的风力涡轮机通过数据的交互和采集提高发电效率。
- 医疗设备健康卫生系统
用于集成医院的医药诊断系统。DDS将设备、服务连接在一起以支持实时的显示。DDS 可用于支持需要高效控制大规模数据流传输的系统如CT成像系统等。
- 仿真测试系统
飞行员训练模拟器。CAE用DDS进行高效的数据分发并作为下一代飞行模拟器的架构.
- 汽车领域(敲重点)
用于 Hardware-in-the-loopHIL仿真Audi使用DDS中间件实现测试系统中数百个设备的数据的实时交互。
DDS用于大众智能车的驾驶辅助及综合安全系统用于结合来自雷达、激光测距仪和视频的数据来协助安全操作比如能够检测驾驶员的睡意还能够检测车道偏离等。
Baidu Apollo系统中集成了DDS。
AUTOSAR 的AP平台在 R18-03 版本开始支持DDSCP平台也已经开始规划支持DDS。
部分自动驾驶的SoC芯片预留了DDS接口ROS2、Cyber RT 等操作系统也集成了开源DDS。
而对于面向服务的通信协议DDS与SOME/IP各自的优劣DDS能否替换SOME/IP等问题不在本文讨论。 搁笔分享完毕
愿你我相信时间的力量
做一个长期主义者
