V2X测试系列——CANoe.Car2x（V14）尝鲜
在上一篇推文《V2X测试系列——V2X应用场景仿真及开发流程》中，我们已经介绍了什么是V2X（Vehicle to Everything）以及用场景仿真软件对国标中定义的典型V2X场景进行建模的效果。对于V2X仿真测试， Vector家族产品CANoe中的插件Car2x从名字也能看出是专门为V2X而生，利用Vector家族工具链，它可以完整覆盖V2X从场景仿真到测试验证的全流程。2020年推出的CANoe V14版本中，Car2x的功能更加完善，让我们一起来看看吧。
CANoe.Car2x（V14）简介
《打开V2X的神秘大门-CANoe.Car2x之场景创建》一文中，曾详细解读过如何利用CANoe.Car2x的场景编辑器创建V2X交通场景。在最新的版本CANoe.Car2x （V14）中，C-V2X应用层消息集针对标准《基于LTE的车联网无线通信技术消息层技术要求》（YD/T 3709-2020）进行了更新（包括BSM、MAP、SPAT 等），该消息集在国标《合作式智能运输系统车用通信系统应用层及应用数据交互标准 第二阶段》（T/CSAE 157-2020）中也被采用。比较贴心的是，新版本CANoe.Car2x参照国标（T/CSAE 53-2017）中定义的16种C-V2X场景（近场支付场景除外）给出了场景案例（如图1），用户可以参照示例或以其为基础进行仿真开发或平台测试。
图 1 Car2x V2X国标定义场景示例
接下来，我们简单介绍如何利用Car2x进行C-V2X仿真。
CANoe.Car2x C-V2X场景案例
V2I（Vehicle to Infrastructure）应用场景:
功能：闯红灯预警（RLVW: Red Light Violation Warning）是指，主车（HV）经过有信号控制的交叉口（车道），车辆存在不按信号灯规定或指示行驶的风险时，RLVW应用对驾驶员进行预警。本应用适用于城市道路、郊区道路和公路的交叉路口、环道的出入口、可控车道、高速路入口、隧道等有信号控制的车道。
目的：RLVW应用辅助驾驶员安全通过信号灯路口，提高信号灯路口的通行安全。
过程描述：当前方有大车遮挡视线（如图2所示）、恶劣天气影响视线或由于其他原因，使HV无法对当前红灯或即将到来的红灯做出正确判断时，RLVW检测HV当前所处位置速度等信息，通过计算预测车头经过路口停止线时信号灯的状态，并向驾驶员进行预警。
图 ２ 闯红灯预警（RLVW）
CANoe工程的基本配置如下：
图 ３ CANoe工程配置
数据库设置如上图所示，网络包含HV和RV两个节点：HV循环广播BSM信息，RSU循环广播MAP和SPAT信息。利用CANoe.Car2x Option选项中的证书管理页面可以快捷的为C-V2X消息生成证书，如下图所示：
图 ５ 数据库网络节点配置
图 ６ 证书管理器生成证书
接下来，利用场景编辑器Scenario Editor编辑交通场景，设置HV和RSU的位置、路径以及速度剖面，如图７所示：
图 ７ Scenario Editor设置站点和速度剖面
本例子中RSU广播的MAP和SPAT消息的具体设置需要由CAPL脚本实现，具体如图7所示，C2X_IL.dll提供了相当丰富的API用来获取和操作C-V2X报文以及场景信息，通常在发送前通过自定义函数完成某些赋值操作以满足场景需求。
图 ８ CAPL脚本实现V2X消息自定义
CANoe.Car2x 国标报文解析
CANoe.Car2x支持的协议栈目前已支持欧标、美标以及国标三种V2X协议栈标准，由于CANoe.Car2x自带ASN.1编码和解码工具，在Trace窗口可以看到报文解析后的结果随时间变化如下图所示，配合Map Window的地图、车辆轨迹、交通事件显示，仿真过程可读性非常高。
图 10 CANoe Option Car2X支持的协议标准（图片源自Vector）
图 11 V2X国标SPAT消息示例
参考国标C-V2X协议栈层级，对上图中Trace窗口的SPAT报文进行解读（如图12所示），一个完整的数据包由数据链路层报头、C-V2X层报头、适配层报头、DSMP层报头、安全层报头以及应用层数据报组成。图中“00 00 01 FF FF FF”为数据连接层报头，其中“00 00 01”为源MAC地址，“FF FF FF”（广播模式）为目的地MAC地址。
图 12 C-V2X国标BSM报文解读
各个协议层报文的具体含义可以参考Vector help文档进行详细查看。举例来说，对于C-V2X 层报头和适配层报头，help文档解释如图13-14所示，可知对于国标，C-V2X数据包的第7和第8个字节都应该是“04”。
图 13 C-V2X层报头解释（图片源自Vector）
图 14 适配层报头解释（图片源自Vector）
那么应用层数据报文该怎么解读呢？不用着急，国标（T/CSAE 53-2017）中已经规定了BSM，MAP和SPAT等消息的ASN.1原语，并指出应该按照UPER方式编码，因此，只需要利用ASN.1编解码工具就可以完成应用层数据解析，CANoe.Car2x自带该工具，当然也可以用开源的Python库如asn1tools完成编码和解码。最新标准（YD/T 3709-2020）更新了应用层消息集原语，但是编码和解码方式并没有改变。
本文简单介绍了新版本CANoe.Car2x的功能，基于C-V2X国标进行场景仿真以及C-V2X数据包的报文解析。下一篇，我们会和大家聊一聊C-V2X HIL测试相关的内容，希望大家持续关注！