UDS协议: 基于AUTOSAR架构的UDS服务软件实现

欢迎来到​​《UDS协议详解系列》​​的第5篇文章，从本文开始介绍基于CAN总线的UDS服务软件，与另一个​​《CAN通讯系列》​​一样，也是基于AUTOSAR架构。若有了解过CAN通讯系列文章，则可知有提到UDS服务的软件路径：CanDrv--CanIf--CanTp--PduR--Dcm，如下图1所示。

图1 AUTOSAR架构通讯模块，引自[1]

本质上，AUTOSAR架构的通讯功能是基于OSI参考模型来构建，即CAN Driver和CAN Interface模块对应数据链路层（Data Link Layer），CAN Transport模块对应网络层（Network Layer），Dcm模块对应应用层(Application Layer)，如下图2所示。

图2 引自[2]

其实这些AUTOSAR模块就是OSI相对应层的标准协议的软件实现，而这些模块的AUTOSAR文档基本可看成是软件的说明文档。下面就通过对这些AUTOSAR文档的梳理，来大致介绍UDS服务的接收请求，请求处理和发送响应过程。

接收请求

基于CAN总线来实现UDS服务通讯，是指使用CAN ID进行接收和发送。一般使用2个CAN ID进行接收，一个对应物理寻址，另一个对应功能寻址；而发送则使用一个CAN ID即可。这里可先回顾下CAN通讯系列：menghuyouyou：CAN通讯系列--AUTOSAR架构的CAN通讯5 对于接收部分，不管是CAN通讯还是UDS服务都是在CAN Driver去访问硬件（寄存器），读取数据，然后通知CAN Interface。对于CAN通讯，再向上经PduR路由到COM模块；而UDS服务是先向上到CanTp处理，再向上经PduR路由到DCM模块，如下图3所示。

图3 UDS服务的接收请求过程

具体过程描述如下：

1.轮询模式时，BSW调度器周期性调用CAN Driver模块的Can_MainFunction_Read函数；

2.CAN Driver模块的Can_MainFunction_Read函数将访问CAN Controller（硬件）的寄存器，比如仲裁寄存器，数据寄存器和数据长度寄存器，读取这些寄存器的数据；

3.数据读取结束后，这时再调用CAN Interface模块的CanIf_RxIndication函数，这样数据从CAN Driver模块传给了上一层的CAN Interface模块；

4.CAN Interface模块识别到数据的CAN ID为UDS服务，则调用CanTp模块的CanTp_RxIndication函数，将数据传到CanTp模块；

5.CanTp模块接收数据后，先通过N_PCI类型来判断单帧传输（SF?）还是多帧传输(FF？CF？FC？)；然后根据相应的类型去处理:（这里的依据是ISO15765-2协议）

• 当接收到单帧（SF），需要确认DCM模块接收数据的buffer是否够用，够用则存入数据，再经PduR路由，调用Dcm_TpRxIndicaiton通知DCM模块。

• 当接收到首帧（FF），需要先确认DCM模块发送数据的buffer是否够用，再确定流控帧的BS和STmin，最后直接请求发送流控帧。（注意：接收首帧后是不需要DCM模块处理，而是直接由CanTp模块来处理，因为接收首帧意味着要回流控帧，告诉发送方要怎么回续帧，属于网络层的内容）

• 当接收到续帧（CF），可能存在如下3种情况：

• 当接收到流控帧（FC），需要根据流控状态来确定是否继续发送续帧，当继续发送续帧时，也需要根据流控帧数据来更新续帧的发送配置（BS和STmin）。

6. DCM模块接收到CanTP的通知，会去判断请求是否允许。

注：CanTp模块其实应用接收数据做了很多操作，并非图3简单的示意向上通知，具体会在下篇文章进行介绍。

请求处理

当DCM模块允许处理请求后，当BSW调度器周期性调用Dcm_Mainfunction函数进行请求处理，这部分处理的内容其实就是对应的ISO14229协议。比如接收的数据是10 03，那么Dcm_Mainfunction就会去调用$10服务的相应函数，最终回复正响应10 03 00 32 01 F4，还是负响应 7F 10 xx。若参考AUTOSAR文档，其架构如下图4所示：

图4 DCM模块组成，引自[3]

这部分内容仅先了解它的功能是干什么的，不做具体介绍，将会在后面的文章展开。

发送响应

当DCM模块处理好了请求，总的来说，分为两个关键步骤：一个是DCM模块经PduR路由，将调用CanTp_Transmit函数更新网络层的配置；另一个是将通过BSW调度器调用CanTp模块的CanTp_MainFunction函数来发送数据。

图5 UDS服务的请求处理和响应发送过程

图5描述了数据发送的具体过程，即：

1.BSW调度器周期性调用DCM模块的Dcm_MainFunction函数，处理请求，响应数据暂存入DCM模块发送的buffer；

2.DCM模块处理完请求后将调用PduR模块的PduR_DcmTransmit函数，PduR模块经路由到CanTp模块，调用CanTp_Transmit函数，该函数将更新CanTp模块的相关传输参数配置；

3.然后再下个周期，BSW调度器周期性调用CanTp模块CanTp_MainFunction函数，该函数将调用CAN Interface模块的CanIf_Transmit函数，这样数据从CanTp模块传到了下层的CAN Interface模块；

4.CAN Interface模块再调用Can Driver模块的Can_Write函数，将数据写入相应的寄存器；

5.与CAN接收功能一样，Can_Write函数将访问仲裁，数据长度和数据寄存器，将数据写入。

图5也描述了数据发送后的确认过程，即：

1.BSW调度器周期性调用CAN Driver模块的Can_MainFunction_Write函数；

2.CAN Driver模块的Can_MainFunction_Write函数将访问CanController（硬件）有关寄存器，读取有关数据供向上层确认；

3.数据读取结束后，这时继续调用CAN Interface模块的CanIf_TxComfirmation函数，这样数据从CAN Driver模块传给了上层的CAN Interface模块；

4.CAN Interface模块再调用CanTp模块的CanTp_TxConfirmation函数，将数据传到CanTp模块；

5.CanTp模块再调用PduR模块的PduR_TxConfirmation函数，将数据传到PduR模块；

6.PduR模块路由到DCM模块，调用Dcm_TxConfirmation函数，确认发送状态。

Reference:

[1] AUTOSAR Layered Software Architecture

[2] ISO15765-3 Road vehicles - Diagnostics on Controller Area Networks(CAN) - Part3: Implementation of unified diagnostic services(UDS on CAN)

[3] Specification of Diagnostic Communication Manager.pdf

文章转载自公众号：汽车电子与软件