當前，汽車行業正加速向"電動化、智能化、網聯化、共享化"邁進，智能網聯汽車已成為推動產業升級的核心引擎。隨著車輛電子電氣架構向區域集中化演進，車載軟件復雜度與數據量不斷攀升。面向服務的軟件架構(SOA)因其靈活性和高效性受到廣泛關注，而基于DDS(數據分發服務)的通信中間件憑借其解耦性、高性能和可擴展性，成為實現智能網聯汽車通信的理想選擇。

一、DDS基本概念

DDS是OMG(Object Management Group，對象管理組織)在2004年發布的一種中間件協議標準。它位于操作系統和用戶應用程序之間，屏蔽底層細節。DDS以數據為中心，采用無中心架構，具備豐富的QoS策略，支持松耦合、跨平臺和多語言(C/C++、Java、Python等)的實時通信，并有安全規范保障。

DDS 通信的要素包括：

域(Domain)： DDS的通信范圍由域定義，域是邏輯上的隔離區域，只有屬于同一域的參與者才能進行數據通信。

域參與者(Domain Participant)： 進入域的實體，負責管理域內的資源和通信活動，是DDS系統中的關鍵組件。

主題(Topic)： 數據的邏輯標識，定義了數據的類型和名稱。發布者和訂閱者通過主題進行數據的匹配和交換。

發布者(Publisher)： 負責發送數據到指定的主題，通常與數據寫入者(Data Writer)配合使用。

訂閱者(Subscriber)： 負責接收來自主題的數據，通常與數據讀取者(Data Reader)配合使用。

數據寫入者(Data Writer)： 發布者的一部分，負責將數據寫入到主題中，并將數據分發給訂閱者。

數據讀取者(Data Reader)： 訂閱者的一部分，負責從主題中讀取數據，并傳遞給應用程序。

這些要素共同構成了DDS的發布-訂閱模型(參考AUTOSAR_FO_RS_DDS規范)：

△ Figure 1: The DDS logical view

DDS規范中引入了豐富的共22種QoS策略，允許用戶根據系統需求自定義數據傳輸的行為(參考OMG DDS規范)：

△ Figure 2: Supported QoS policies

常見的QoS策略包括：

可靠性(Reliability)：支持“可靠傳輸”和“盡力而為傳輸”兩種模式。

持久性(Durability)：定義數據消費者是否需要接收數據發布者過去的樣本。

歷史記錄(History)：決定保留歷史樣本的數量。

優先級(Priority)：為不同數據流設置優先級，確保關鍵數據的優先傳輸。

DDS規范通過IDL語言描述數據類型，并支持將其綁定為多種類型語言(C/C++、Java、Python等)，最終通過內部序列化及封裝為RTPS報文進行傳輸。

Type System、Type Representation、Language Binding 和 Data Representation 分別定義了DDS數據類型的描述、標準化形式、編程語言綁定及序列化方式(參考OMG DDS-XTypes規范)：

△ Figure 3: Example Type Representation, Language Binding, and Data Representation

DDS規范支持多通信模式，除了發布/訂閱通信模式，也支持請求響應模式和遠程過程調用模式(參考OMG DDS-RPC規范)：

△ Figure 4: Conceptual View of Remote Procedure Call over DDS

DDS的信息安全通過身份驗證、權限控制、數據加密、事件審計和數據標記等方式實現全面保護(參考OMG DDS-Security規范)：

△ Figure 5: Overall architecture for DDS Security

認證服務插件：認證DDS應用程序，包括在參與者之間執行相互身份驗證和建立共享密鑰的功能。

訪問控制服務插件：對域、主題等實施訪問控制。

加密服務插件：維護數據的完整性和機密性，包括加密、解密、哈希、數字簽名等。

日志服務插件：支持審計所有DDS安全相關的事件。

數據標記服務插件：提供向數據添加標記的方法。

二、DDS在AUTOSAR CP中的應用及挑戰

DDS現廣泛應用于航空、航天、國防、金融、通信、汽車等領域，如無人機控制、作戰系統、雷達處理和金融系統等。汽車領域的AUTOSAR標準已全面引入DDS技術，其中AUTOSAR AP(Adaptive Platform)標準規范R18-03版本首次引入DDS，而AUTOSAR CP(Classic Platform)標準規范R22-11版本也開始支持DDS。

AUTOSAR CP中的DDS作為一個BSW組件被集成進來，它與其他組件的完整傳輸路徑如下(參考AUTOSAR_CP_SWS_DDS規范)：

△ Figure 6: Dds full transmission path

從傳輸路徑的角度來看，DDS與PduR(PDU路由器)的交互僅提供基于PDU的接口，用于接收和發送PDU數據。在發送端，DDS數據由應用層創建，并以未序列化的形式直接傳遞到RTE，隨后經由LdCom和PduR(上層模塊)轉發到DDS模塊作為PDU，整個過程中數據未發生任何修改或轉換;接收端的過程則與之相反。RTE、LdCom和PduR(上層模塊)僅承擔數據傳遞的功能，序列化過程完全在DDS BSW內部完成，對AUTOSAR棧完全透明。

它的發送序列圖如下(參考AUTOSAR_CP_SWS_DDS規范)：

△ Figure 7: Dds transmission path

它的接收序列圖如下(參考AUTOSAR_CP_SWS_DDS規范)：

△ Figure 8: Dds reception path

AUTOSAR CP中的DDS可以支持22種QoS策略的一個子集(甚至可以為空)，沒有強制要求實現任何特定的QoS策略，具體支持哪些QoS策略由開發商自定義，每個實體可以通過靜態配置定義其自身支持的QoS策略集。

AUTOSAR CP中的DDS規范存在一些功能上的限制，這些限制包括：不支持動態發現、不支持AP與CP之間的RPC(遠程過程調用)通信、不支持共享內存通信，以及不支持及時發送和及時接收功能。這些限制在一定程度上影響了DDS在AUTOSAR CP中的靈活性和應用范圍，尤其是在與AP平臺的互通性方面顯得不夠友好。

例如，AP平臺如果采用動態發現機制，則要求通信雙方都支持動態發現功能，而DDS在CP中不支持動態發現，這就導致了跨平臺通信的障礙。此外，AP平臺上的Method方法通常采用RPC方式進行交互，但由于CP中的DDS不支持RPC通信，這使得兩者之間無法實現無縫對接。這些限制給DDS在AUTOSAR CP中的使用帶來了挑戰，也迫使開發者需要尋找替代方案或調整集成方式。基于這些原因，DDS在AUTOSAR CP中還有一種通過CDD(復雜驅動)的集成方式，可以在一定程度上彌補這些功能上的不足。

展望未來，DDS在AUTOSAR CP中的發展潛力巨大。然而，由于CP平臺通常面臨資源受限等問題，DDS的集成需要在多個方面進行優化，例如接口適配、性能提升和資源優化等。這些調整對于DDS在CP平臺的成功應用至關重要，同時也為開發者提出了新的技術挑戰。

三、光庭信息在DDS CP版的實戰經驗

光庭信息針對AUTOSAR CP平臺面臨的動態發現缺失、跨平臺通信壁壘、資源受限等核心挑戰，通過多項技術優化與創新，自主研發了DDS CP版本。其主要特性有：

1靈活的集成方式

支持BSW(基礎軟件)和CDD(復雜驅動)兩種集成方式，可根據不同應用場景的特點與需求，靈活選擇集成方式，為開發者提供了極大的便利。例如，在一些對規范兼容性要求較高的場景中，采用BSW集成方式，能更好地契合AUTOSAR規范，且相較于CDD方式，資源占用更少，可有效保障系統在有限資源下的穩定運行;而在一些功能復雜、需要高度定制化的場景下，CDD集成方式則能更好地發揮作用，滿足特定的業務邏輯需求。

2動態發現與靜態配置雙支持

不僅兼容OMG DDSI-RTPS標準的動態發現機制，可在運行時自動發現網絡中的參與者和主題，提高系統的靈活性與可擴展性，還支持靜態配置，開發者能夠根據實際需求進行靈活選擇。靜態配置在簡化系統設置、提高開發效率方面具有優勢;而動態發現機制在網絡拓撲結構經常變化的復雜場景中，能讓系統自動適應變化，確保通信的順暢進行。

3資源與內存優化

采用創新的內存管理策略，充分考量CP平臺資源受限的特性，通過一系列有效手段，顯著降低了內存占用，保障系統在資源有限的情況下仍能高效穩定運行。例如在處理大量數據時，可避免內存相關問題對系統性能的影響。

4傳輸性能提升

通過分段統計傳輸延時進行優化，精確掌握數據在傳輸過程中的各個階段的時間消耗，進而針對性地進行優化。同時，支持異步多任務多核處理模式，充分利用多核處理器的性能優勢，實現了業內領先的吞吐性能，可快速處理各類實時數據，滿足不同場景下對數據傳輸速度的嚴苛要求。

5靈活的QoS支持

提供靜態功能宏開關控制，并通過光庭信息CP工具鏈將DDS模塊與其他模塊進行聯動配置。開發者可以根據具體的業務需求，靈活設置不同數據的QoS策略，實現對數據傳輸的精細控制。比如，對于車輛行駛過程中的關鍵安全數據，可設置高可靠性、高優先級的QoS 策略，確保數據的準確及時傳輸;而對于一些非關鍵的娛樂數據，則可適當降低QoS要求，以節省系統資源。

6RPC功能支持

基于 OMG DDS-RPC規范，在CP平臺成功實現RPC功能，并通過AP與CP及第三方DDS的互操作性測試。這一成果有效解決了AP與CP之間的通信障礙，使得不同平臺之間能夠實現無縫對接，為汽車智能化系統的跨平臺協同工作提供了有力支持。例如，在智能座艙與自動駕駛域之間的通信中，RPC功能可實現高效的數據交互和遠程調用，提升整個汽車智能系統的協同性能。

7完善的工具鏈支持

提供性能測試、資源監測、錄制回放、代碼生成與配置工具等一系列完善的工具鏈，全面支持用戶開發需求。性能測試工具能夠幫助開發者準確評估系統在不同負載下的性能表現，及時發現性能瓶頸并進行優化;資源監測工具可實時監控系統資源的使用情況，確保系統在資源有限的條件下穩定運行;錄制回放工具方便開發者對系統運行過程中的數據進行記錄和分析，便于問題排查和系統優化;代碼生成與配置工具則能大大提高開發效率，減少人工編碼錯誤。

DDS作為面向服務的通信中間件，憑借其松耦合、高性能和可擴展性，正成為智能網聯汽車通信架構的關鍵技術。作為“AI+汽車軟件”行業領軍者，光庭信息通過自主研發的DDS CP版，為行業提供了高性能、低資源占用的解決方案，助力汽車智能化升級。未來，我們期待與業界生態伙伴共同探索，推動DDS技術在汽車領域的更廣泛應用。