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测试开发实践：网关路由功能及测试

1.前言

当前，车内通信技术越来越负责，协议类型更加多样，不同总线及协议间的转换和路由等也更为复杂，网关作为通信枢纽的载体，其测试的复杂程度和重要性也越来越高。本文将分享网关路由测试开发过程中的经验和遇到的问题。

2.网关功能简介

网关作为整车各网段之间的连接枢纽，主要功能是通过报文路由转发、报文过滤与信号重组等工作实现信息的交换，包括不同通信协议间的交互，如Ethernet、FlexRay、CAN、CANFD、LIN。传统的网关按照实现方式可分为独立网关和集成网关，集成网关指集成路由功能的仪表或车身控制器，使用集成网关时，其网络拓扑相对简单；独立网关主要实现路由功能，网络拓扑相对复杂。近几年E/E架构逐渐向域控方向发展，新的域控制器，通常也具备网关路由的功能。

目前，典型的网络拓扑主要有以下三种：

1）传统的EE架构，CentralGateway与所有ECU直连，独立完成整车所有的信息交互任务。

图1传统网络架构及网关

2）基于Domain的EE架构，整车拓扑中除了CentralGateway还存在DomainGateway，DomainGateway参与下属节点间的信息交互，也承载了网关的功能。

图2基于域控制器的网络架构及网关

3）混合的EE架构，在从传统网络架构到基于域控制器的网络架构的过渡阶段存在的网络架构，兼具两种网络架构的特点。

图3混合网络架构及网关

以上基于域节点的网络架构的CentralGateway和DomainGateway直接通过以太网点对点连接，域节点间的信息交互通过L2的Switch和L3的IPRouter实现。

除了基本的路由功能，网关通常还具有以下属性和功能：

各功能域物理隔离：网关区分各个功能域，将不同的功能域区分开

外部沟通媒介与网络安全防护：网关是整车与外部信息交互的媒介，因此网关需要过滤外部信息，避免整车内部网络被攻击

网络休眠唤醒管理：网关依据整车休眠唤醒条件，协调各个网段间的休眠唤醒

OTAMaster功能：实现整车远程刷写功能，获取ECU升级数据包并存储在本地，当满足刷写条件时，网关可作为刷写机，以既定的刷写流程将刷写数据传输给待升级ECU

整车状态管理和能量管理：管理整车模式和用户使用模式

由于网关功能多样和复杂，且部分功能具有功能安全要求，需要通过测试来保证最终软件的成熟度。针对网关的不同功能需要做相应的测试，本文重点探讨基本的路由功能测试。

3.网关路由类型介绍

网关路由的类型可以分为3种：信号路由、报文路由、TP路由（诊断路由）。以下针对这三种路由类型分别做介绍。

1）信号路由：从源网段接收到的一条或多条报文中的部分信号（或信号组）打包在新报文中，然后在目标网段上按照定义的方式发送出来。信号从源网段到目标网段的路由过程中，信号所在报文的发送方式、信号在报文中的位置、信号所在报文的ID和信号所在报文的周期都可以改变，另外源网段和目标网段的通信协议也可以不一致。

AUTOSAR架构下定义了信号和信号组的Updatebit，对于有Updatebit的信号和信号组，只有在其Updatebit置位的情况下网关才对其进行转发并在目标网段更新Updatebit，当源网段信号丢失时网关转发的信号的Updatebit持续不置位，指示接受该信号的控制器信号超时。而针对针对非AUTOSAR架构，部分OEM定义了Timeoutflag，指示源网段信号超时。

图4信号路由

2）报文路由：从源网段接收到报文后转发到目标网段。根据目标网段的发送形式，报文路由又可以分为事件型报文路由和周期型报文路由，事件型报文路由在源网段收到报文后立即触发目标网段的发送；周期型报文路由在源网段和目标网段都有固定的周期，源网段接收到报文的周期和目标网段发送的报文周期没有必然关系。

图5报文路由

3）TP路由：带有传输协议报文的路由称为TP路由。TP路由又可分为两种：不带协议转换的TP路由（一般称为报文透传）和带有协议转换的TP路由。前者在部分OEM的定义中和事件型报文路由未作区分，但实际两种路由的应用场景是不同的，事件型报文路由针对应用报文，强调转发速率且必威体育精装版的信号值最具重要性（latestvalueisthemostimportant）；报文透传对速率的要求不高但要求先入先出（firstinfirstout）和不丢帧。带有协议转换的TP路由主要特点是：可以实现协议转换（源网段和目标网段的协议可以不一致），且网关作为传输连接的一部分，在源网段的接收和转发均须符合传输层协议，不符合传输协议的不转发。

图6TP路由

下图以CAN-LIN的TP路由为例介绍带协议转换的TP路由，由于CAN和LIN的传输协议不一致，网关在源网段以CA