車(chē)載以太網(wǎng)在當(dāng)今現(xiàn)代車(chē)輛中擔(dān)任著至關(guān)重要的角色，為各種關(guān)鍵功能和服務(wù)提供支持。隨著車(chē)輛網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展，大規(guī)模以太網(wǎng)的部署使得網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兊酶訌?fù)雜，數(shù)據(jù)格式和協(xié)議也變得更加多樣，數(shù)據(jù)流量也變得更加龐大。這些復(fù)雜性給車(chē)載以太網(wǎng)絡(luò)的分析帶來(lái)了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。專(zhuān)業(yè)的分析工具，可以讓開(kāi)發(fā)和測(cè)試人員更為輕松地應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)。

CANoe/CANalyzer提供了“Protocol Monitor”分析窗口，可幫助用戶(hù)從大量的流量信息中快速獲取“Who talks to whom about what”的內(nèi)容。Protocol Monitor具備以下主要特性：

根據(jù)網(wǎng)絡(luò)流量建立協(xié)議層次模型

提供協(xié)議端點(diǎn)及其連接的可視化視圖

支持多種協(xié)議

靈活的過(guò)濾功能

強(qiáng)大的搜索功能

01

Protocol Monitor vs Trace Window

Trace Window通常更側(cè)重于分析數(shù)據(jù)，如圖1所示。當(dāng)觀察到一條以太網(wǎng)幀時(shí)，Trace Window將其列為新事件并以文本行的形式顯示出來(lái)，其中Detail View可以顯示所有細(xì)節(jié)，但無(wú)法直觀地獲取通信的端點(diǎn)信息以及報(bào)文之間的關(guān)系。相比之下，Protocol Monitor可以將這條以太網(wǎng)幀按照Ethernet|IPv4|UDP|SOME/IP的分層結(jié)構(gòu)，逐層顯示通信的端點(diǎn)和連接，提供更為清晰的層次化協(xié)議信息。

圖1：Protocol Monitor vs Trace Window

02

Protocol Monitor重要概念介紹

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Endpoint（端點(diǎn)）

協(xié)議信息從一個(gè)源端傳輸?shù)揭粋€(gè)目的端，源端和目的端都稱(chēng)為端點(diǎn)（Endpoint）。每個(gè)協(xié)議層都有相應(yīng)的端點(diǎn)，并且端點(diǎn)之間存在嵌套關(guān)系，對(duì)應(yīng)于協(xié)議層級(jí)的依賴(lài)關(guān)系。

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Connection（連接）

連接表示兩個(gè)端點(diǎn)之間的通信。一個(gè)連接包含一個(gè)發(fā)起者（Initiator）和一個(gè)接收者（Addressee），角色分配由連接中觀測(cè)到的第一幀來(lái)決定，第一幀的源地址自動(dòng)成為連接的發(fā)起者，目的地址則自動(dòng)成為連接的接收者。

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Network Node（網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)）

一個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)一個(gè)ECU，節(jié)點(diǎn)通常包括一個(gè)或多個(gè)端點(diǎn)。

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Network（網(wǎng)絡(luò)）

網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)廣播域內(nèi)能互相連通的端點(diǎn)的組合，可通過(guò)物理網(wǎng)絡(luò)（如以太網(wǎng)）和虛擬網(wǎng)絡(luò)（如VLAN）劃分。

圖2：重要概念

03

Protocol Monitor用戶(hù)界面介紹

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Diagram View

Diagram View使用圖形的方式顯示網(wǎng)絡(luò)通信。不同顏色的方塊表示不同協(xié)議層級(jí)中的端點(diǎn)，箭頭則表示各端點(diǎn)之間的連接及通信方向。

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Endpoints View

Endpoints View以樹(shù)形結(jié)構(gòu)顯示實(shí)時(shí)通信的端點(diǎn)。用戶(hù)可以根據(jù)端點(diǎn)所屬的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)或網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分組，并根據(jù)需要設(shè)置過(guò)濾器。

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Detail View

Detail View可以顯示當(dāng)前選中元素的更多詳細(xì)信息。

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Connections View

Connections View以列表形式顯示所有連接的信息。用戶(hù)可以根據(jù)需要設(shè)置過(guò)濾器。

圖3：用戶(hù)界面

04

典型應(yīng)用案例：SOME/IP通信分析

以CANoe自帶的示例工程“SOMEIPBasicAutosar.cfg”為例，說(shuō)明如何通過(guò)Protocol Monitor有針對(duì)性地對(duì)SOME/IP通信進(jìn)行分析。

首先，點(diǎn)擊Analysis| Protocol Monitor以激活Protocol Monitor窗口，然后運(yùn)行CANoe工程，即可通過(guò)Protocol Monitor快速解決如下問(wèn)題：

問(wèn)題：如何查看節(jié)點(diǎn)ADAS的MAC地址、IP地址、傳輸層端口等信息?

- 解決方法：

打開(kāi)Endpoints View窗口，在列表中找到節(jié)點(diǎn)ADAS，如圖4所示。

查看其MAC地址：MAC地址為020001:04。

查看其IP地址：IP地址為192.168.3.4。

查看其傳輸層端口：傳輸層端口為UDP30500。

圖4：ADAS節(jié)點(diǎn)信息

問(wèn)題：哪些節(jié)點(diǎn)通過(guò)SOME/IP進(jìn)行通信？

- 解決方法：

在Endpoints View窗口的左上角，找到“Filter”（過(guò)濾器）。點(diǎn)擊Filter進(jìn)行過(guò)濾設(shè)置，確保僅勾選了Application->SOME/IP。

在Diagram View窗口中，可以看到一個(gè)可視化的節(jié)點(diǎn)圖表，如圖5所示，顯示所有通過(guò)SOME/IP通信的節(jié)點(diǎn)以及它們的端點(diǎn)之間的連接關(guān)系。

圖5：SOME/IP通信節(jié)點(diǎn)

問(wèn)題：誰(shuí)是服務(wù)“sif_2001”的提供者和消費(fèi)者？

- 解決方法：

在Diagram View窗口中，點(diǎn)擊工具欄上的搜索框

在搜索框中輸入文本“sif_2001”，查找與服務(wù)“sif_2001”相關(guān)的內(nèi)容。

雙擊Type為Endpoint的[Offers]所在行，如圖6所示，在Detail View窗口可以看到服務(wù)“sif_2001”的提供者為CAMF。

雙擊Type為Endpoint的[Subscriptions]所在行，如圖7所示，在Detail View窗口可以看到服務(wù)“sif_2001”的消費(fèi)者為ADAS。

圖6：服務(wù)sif_2001的提供者（Text Search）

圖7：服務(wù)sif_2001的消費(fèi)者（Text Search）

- 解決方法2：

在Diagram View窗口中，點(diǎn)擊工具欄上的搜索框

點(diǎn)擊搜索框上設(shè)置按鈕，激活Extended Mode。

寫(xiě)入文本“Offers~sif_2001 OR Subscriptions~sif_2001”，查找服務(wù)“sif_2001”的提供者或消費(fèi)者。

雙擊Type為Endpoint的[Offers]所在行，如圖8所示，在Detail View窗口可以看到服務(wù)“sif_2001”的提供者為CAMF。

雙擊Type為Endpoint的[Subscriptions]所在行，如圖9所示，在Detail View窗口可以看到服務(wù)“sif_2001”的消費(fèi)者為ADAS。

圖8：服務(wù)sif_2001的提供者（PMQL）

圖9：服務(wù)sif_2001的消費(fèi)者（PMQL）

問(wèn)題：節(jié)點(diǎn)ADAS訂閱了節(jié)點(diǎn)CAMF的哪些服務(wù)？

- 解決方法：

在Connections View中，點(diǎn)擊位于左側(cè)邊緣的分割器以展開(kāi)Stop and Pass Filter區(qū)域。

在Stop and Pass Filter區(qū)域添加Pass Filter，并命名為“ADAS<->CAMF”。

選擇剛添加的過(guò)濾器“ADAS<->CAMF”，之后點(diǎn)擊圖標(biāo)以添加一個(gè)AND條件。

選擇剛添加的AND條件行，之后點(diǎn)擊圖標(biāo)，添加兩個(gè)Property Condition，分別設(shè)置條件為”Initiator Node = ADAS”以及”Addressee Node = CAMF”。

激活過(guò)濾器后，選中搜索結(jié)果，如圖10所示，即可在Detail View窗口看到ADAS訂閱的CAMF的服務(wù)為sif_2001。

圖10：ADAS節(jié)點(diǎn)訂閱CAMF節(jié)點(diǎn)的服務(wù)

問(wèn)題：如何為T(mén)race窗口創(chuàng)建過(guò)濾器，從而與Trace窗口聯(lián)合分析數(shù)據(jù)？

- 解決方法：

在Protocol Monitor中選擇要?jiǎng)?chuàng)建過(guò)濾器的特定元素，可以是各個(gè)視圖中的端點(diǎn)或連接。

在選中的元素上右擊選擇“Create Filter for Trace Window”，在彈出的配置對(duì)話(huà)框中，選擇要應(yīng)用過(guò)濾器的Trace窗口。

配置Filter的類(lèi)型以及名稱(chēng)。

點(diǎn)擊Create之后，新的過(guò)濾器組將顯示在Trace窗口的Analysis Filter區(qū)域，如圖11所示，可用于對(duì)Trace窗口中的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

圖11：創(chuàng)建Trace窗口過(guò)濾器

04

結(jié)論和展望

Protocol Monitor的引入增強(qiáng)了CANoe/CANalyzer的分析功能。在特定的應(yīng)用場(chǎng)景下，Protocol Monitor能加速和簡(jiǎn)化問(wèn)題定位、數(shù)據(jù)分析和通信監(jiān)控的過(guò)程，為開(kāi)發(fā)和測(cè)試人員提供更高效的工作方式。

未來(lái)Protocol Monitor的功能也將逐步擴(kuò)展，以滿(mǎn)足越來(lái)越多的新需求。例如，支持更多的以太網(wǎng)協(xié)議，并擴(kuò)展到支持其它總線(xiàn)系統(tǒng)的協(xié)議，以及更多基于各種協(xié)議校驗(yàn)規(guī)則的錯(cuò)誤檢測(cè)功能。此外，Vector還計(jì)劃支持通過(guò)Protocol Monitor生成關(guān)于網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容的詳細(xì)報(bào)告，以使其成為更為全面的可視化網(wǎng)絡(luò)分析工具。