AUTOSAR架构的CAN Interface

发布于 2023-2-21 15:30
浏览
0收藏

上篇文章 “AUTOSAR架构的CAN Driver(可点开) 简介了AUTOSAR架构的CAN Driver模块,本文将更进一步,来了解CAN Driver模块对接的唯一上层模块--CAN Interface。

CAN interface

CAN Interface,顾名思义,CAN接口模块,位于下层的CAN设备驱动(CAN Driver,CAN收发器驱动)和上层的通讯服务层(CAN传输协议层,Pdu Router等)之间,如下图1所示。

AUTOSAR架构的CAN Interface-汽车开发者社区

图1 AUTOSAR CAN Layer Model,引自[1]


引自[1]:
CAN接口模块由所有与CAN硬件无关的任务组成,这些任务属于相应ECU的CAN通讯设备驱动程序。这些功能在CAN接口模块中执行一次,以便底层CAN设备驱动程序只专注于访问和控制相应的特定CAN硬件设备。
CAN接口模块满足PDU路由器和上层通信Com模块的主控制流和数据流要求:发送请求处理、发送确认/接收指示等。它的数据处理和通知API是基于CAN L-SDU,而用于控制和模式处理的API提供了一个与CAN控制器相关视角。


对于CAN Driver来说,与上层模块通讯的唯一接口就是CAN接口模块,通过这个模块可实现我们熟知的3个ECU通讯功能:


  • CAN通讯,通过接口层到PDU Router模块;(路径:CanDrv--CanIf--PduR--Com)
  • UDS服务,通过接口层到CANTp模块;(路径:CanDrv--CanIf--CanTp--PduR--Dcm)
  • XCP服务,通过接口层到XCP模块。(路径:CanDrv--CanIf--XCP)

AUTOSAR架构的CAN Interface-汽车开发者社区

图2 通讯功能相关模块


本文关注的是CAN通讯功能,继续采用上篇文章menghuyouyou:CAN通讯系列--AUTOSAR架构的CAN Driver6 的思路来介绍CAN接口模块。


考虑到本文主要基于参考[1]而来,不打算对某些细节展开说明,将主要介绍CAN发送和接收相关的函数。若真有需要研究CAN通讯在CAN接口模块的具体实现,则肯定需要对实现细节一一研究,比如上篇文章提到的CAN接收和发送的前提条件有哪些,是什么。接下来我们来CAN接口模块的发送和接收操作:

 发送操作

由前面内容可知,发送时,PduR模块调用CanIf_Transmit函数,然后CanIf_Transmit函数再去调用Can模块的Can_Write函数。

AUTOSAR架构的CAN Interface-汽车开发者社区

图3 经Can Interface的发送过程


文档对CanIf_Transmit函数的定义和描述如下:

AUTOSAR架构的CAN Interface-汽车开发者社区

图4 CanIf_Transmit函数的定义,引自[1]


这个函数两个输入参数,由TxPduId可解析出相应的CAN控制器和Hth,具体如何实现解析的,后文会解释;PduInfoPtr包含数据的长度和内容两个信息,即要发送的数据。关于这个函数大致的动作描述如下:

AUTOSAR架构的CAN Interface-汽车开发者社区

图5 CanIf_Transmit的动作说明,引自[1]


注意:如果Can_Write函数返回CAN_BUSY,即发送拒绝,CanIf可以什么都不做,也可以尝试存储一条新的PDU或发送请求到发送缓存器中;如果发送成功,Can模块将通过调用CanIf_TxConfirmation通知Can接口模块,有两种调用方式:一种是采用轮询模式,如下图6,另一种则是采用中断模式,如下图7。

AUTOSAR架构的CAN Interface-汽车开发者社区

图6 经Can Interface的轮询模式发送确认

AUTOSAR架构的CAN Interface-汽车开发者社区

图7 经Can Interface的中断模式发送确认,引自[1]


文档对CanIf_TxConfirmation函数的定义如下,使用Id形式与上层确认发送成功。

AUTOSAR架构的CAN Interface-汽车开发者社区

图8 CanIf模块的确认函数定义,引自[1]


这个函数将根据输入的CanTxPduId进行处理:首先确认功能(CAN通讯?UDS服务?XCP服务);然后根据输入的CanTxPduId查询获得已映射的TxPduId,最后再调用上层模块的User_TxConfirmation函数,如图9所示。

AUTOSAR架构的CAN Interface-汽车开发者社区

图9 PduR模块的确认函数定义,引自[1]


这里不确定具体哪个模块,而使用User,这样就使得软件通用性好。从上可知:CAN通讯,User选择为PduR模块; UDS服务,User选择为CanTp模块; XCP服务,User选择为XCP模块。


以上就是发送操作的大致过程,更多具体细节详见[1]。

接收操作

由前面内容可知,接收时,Can模块将调用Can接口模块的CanIf_RxIndication函数,然后再调用PduR_RxIndication函数,如下图10所示。

AUTOSAR架构的CAN Interface-汽车开发者社区

图10 经Can Interface的的接收通知,引自[1]


文档对CanIf_RxIndication函数的定义如下:

AUTOSAR架构的CAN Interface-汽车开发者社区

图11 CanIf模块的通知函数定义,引自[1]


这个函数参数有Mailbox和PduInfoPtr,这两者包含Hrh, CanId, DLC和data这些信息。概括地讲,该函数包含的动作有:

AUTOSAR架构的CAN Interface-汽车开发者社区


当CanIf_RxIndication函数执行完上述动作后,将调用User_RxIndication函数向上通知,实际CAN通讯功能调用的是PduR_RxIndication函数。

AUTOSAR架构的CAN Interface-汽车开发者社区

图12 CanIf的上一层模块的接收通知函数,引自[1]


了解上述相关函数的基本内容后,若要更清晰地理解CAN通讯的发送和接收过程,还需要注重从数据流角度来看,即CanId,收发数据是如何向上或向下传输。这里需要介绍CanId的传输,实际上,CanId通过映射方式来转化为相应模块的ID。

ID的相关映射

CAN接口模块设计的初衷就是不能直接访问硬件,与硬件保持独立,这也就意味着CAN接口层只能通过CAN模块的接口去获取硬件有关的内容,主要使用的CAN模块接口有Hth和Hrh。关于Hth和Hrh,首先涉及一个软件过滤选择问题,即当Hth和Hrh配置成BasicCAN,则需要在CanIf模块执行软件过滤;当Hrh和Hth配置成FullCAN,则不需要在在CanIf模块执行软件过滤,而是在硬件过滤。然后进入上述提到的CanId映射方式,即不同CanId如何映射到Hrh和Hth,以及Hrh和Hth又如何映射到更上层模块(暂称为PDU Id),如下图13所示。

AUTOSAR架构的CAN Interface-汽车开发者社区

图13 PDU Ids和Hoh的映射,引自[1]


总的来说上图非常清晰地展现了各种Id的映射,但为了更好理解,下面详细介绍:


首先,我们知道CAN Controller中有很多硬件对象处理器(Hoh), 在CAN Driver中将Hoh作为接收和发送用途,接收的叫做Hrh, 发送的叫做Hth。然后将Hrh和Hoh分别与对应的CanId映射起来,如下图14所示。

AUTOSAR架构的CAN Interface-汽车开发者社区

图14 Hoh--(Hrh, Hth)-- CanId映射示意


再分别定义CAN模块与CAN接口模块的Hrh和Hth的映射,如下图15。

AUTOSAR架构的CAN Interface-汽车开发者社区

图15 (Hrh--CanIf Hrh), (Hth--CanIf Hth)


最后建立CanIf Hrh与RxPduID,CanIf Hth与TxPduID的映射,如图16,即对于CAN通讯功能,建立起了CAN接口模块与PduR模块的ID映射。

AUTOSAR架构的CAN Interface-汽车开发者社区

图16 (CanIf Hrh--RxPdu ID), (CanIf Hth--TxPdu ID)


建立了上述几种映射后,就非常好理解不同模块的相关函数的参数关系(比如indication函数和confirmation函数)。以接收indication函数说明,如下图17所示。

AUTOSAR架构的CAN Interface-汽车开发者社区

图17


即CAN模块读取相关寄存器的数据,其中建立CanId与Hrh的映射1,且两者均为Mailbox的元素;数据长度和数据为PduInfoPtr的元素。将这些信息传递给上一层CAN接口模块,CAN接口模块根据建立的Hrh与CanIf Hrh的映射获取CanIf Hrh,CanIf Hrh根据建立的CanIf Hrh与RxPduId的映射2获取RxPduId。最后,将RxPduId和CAN模块传输的数据传递给PduR模块。通过这个过程不难发现,如果已知RxPduId,则可知对应CanId是多少,反之亦然。


如果有过AUTOSAR工具配置经验,不难发现配置过程大体是按照这种逻辑去建立各种映射关系,且配置过程中Id设置要特别注意,必须得对应正确,才能保证功能正确。

结语

通过这两篇文章对CAN模块和CAN接口模块的介绍,基本理顺了从硬件到软件的数据传输和软件实现的过程,如下图18上半部分。也就是软件在这个部分已经获得了相应CanId的8个字节数据,那么下一步自然要做的就是将接收的这8个字节数据解析成相应报文协议定义的各个信号,或将发送的信号打包成8个字节的数据。从下篇文章开始介绍图18的下半部分内容。

AUTOSAR架构的CAN Interface-汽车开发者社区

图18


文章转载自公众号:汽车电子与软件

分类
收藏
回复
举报
回复
相关推荐