AUTOSAR架构的CAN Interface

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。

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)

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。

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：

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：

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。

图6 经Can Interface的轮询模式发送确认

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。

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。

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。

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:

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：

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

图18

文章转载自公众号：汽车电子与软件