代码收藏家技术教程 2023-01-02

AutoSAR 与 CAN 通信：一张图帮你理解全过程

笔者最近一直在学习AUTOSAR 通信部分的相关知识，经过长时间的学习有了一个大概的了解。但一直感觉资料介绍的东西都很零散，不是很全面，这样子无法建立一个完整的知识体系。于是笔者查阅各种资料，加上自己的一点理解，制作了CAN通信部分从软件到硬件的一个流程图。
写的过程中发现这里面可以写的内容实在是太多了，所以本篇先简略介绍一下信号是如何传输的，以及主要模块的功能介绍，后续再更新每个模块信号传输的细节；

一图了解CAN通信硬件到软件

1、CAN通信概略图和基本概念介绍

应用层APPL、RTE（实时运行环境 Runtime Environment）不太熟悉，这里不多赘述；

交互层：

IPDU multiplexer：协议数据单元复用模块

COM：COMMUNICATION 通信模块

DCM: 诊断通信管理模块（Diagnostic Comminication Manager）

PDUR:Protocol Data Unit Router -PDU路由器

网络层：

CAN TP: CAN Transport Layer

CAN TP提供的服务包括：传输方向的数据分割、接收方向的数据重组、数据流控制、检测分割会话中的错误、传输取消
接收取消

J1939 TP：基于J1939协议的CAN TP，J1939Tp模块实现了SAEJ1939标准中的两种数据传输方式BAM和CMDT；

数据链路层：

CAN Interface：CAN 接口层（CanIf）是访问CAN总线的标准接口;

物理层：

CAN Driver： CAN 驱动；，可以实现对CAN控制器的初始化、发送/接收CAN报文、对接收报文的指示与对发送报文的确认、唤醒检测、溢出和错误处理等功能。

CAN Controller： CAN控制器；

CAN Transceiver Driver: CAN收发器驱动程序抽象了CAN收发器硬件。它为较高层提供了一个独立于硬件的接口。它利用MCAL层的api从ECU布局中抽象出来，访问CAN收发硬件。

硬件部分：

CANTransceiver：CAN收发器，是一种硬件设备，可将CAN总线上使用的信号电平调整为微控制器识别的逻辑（数字）信号电平。此外，收发器还能够检测电气故障，例如布线问题，接地偏移或长主导信号的传输。根据与微控制器的接口，它们会标记由单个端口引脚汇总的检测到的错误或由SPI非常详细地标记出来

CAN High： CAN总线高电平；

CAN Low： CAN总线低电平；

CAN network：AUTOSAR CAN网络管理是一个独立于硬件的协议，只能在CAN上使用。其主要目的是协调网络从正常运行到总线休眠模式的过渡。

传输数据类型：

signals：信号；

PDU：Protocol Data Unit 协议数据单元，PDU 由 SDU 和 PCI 组成

I-PDU：Interaction Layer PDU，由 data、length、I-PDU ID 组成。

N-PDU：Network Layer PDU，或 I-PDU Segment，由传输协议模块使用，对 I-PDU 进行分段

L-PDU：Data Link Layer PDU，或 Large PDU，一个或多个 I-PDU 被打包成 L-PDU，L-PDU
是基于总线的，例如 CAN 总线的 L-PDU 就是 CAN 帧；

Message：报文；

2、通信模块介绍

首先，从AUTOSAR架构上来说，一个完整的CAN通信的过程涉及到了包括硬件、AUTOSAR中间件和上层应用层软件；在硬件部分来说，涉及到的是CAN 总线和CAN的收发器；软件部分的话，涉及到的概念是MCAL（微控制器抽象层）、BSW（基础软件层）、RTE（实时运行环境）、APPL（应用层）等；
其中MCAL部分用到了通信驱动模块，而BSW部分使用到了通信服务模块和通信硬件抽象模块；由于笔者是做MCAL和BSW的，至于应用层部分的知识就暂且不具体介绍了；

3、CAN通信从软件到硬件过程详解

自上到下，数据的传递过程是:

应用层–>RTE–>COM–>PDUR–>CANTP–>CAN Interface–>CAN Driver–>CAN controller–>CAN transceiver–>CAN BUS Line

①Com模块获取应用层的信号（Signal），经一定处理封装为IPDU（Interaction Layer Protocol Data Unit）发送到PduR模块；

②PduR根据路由协议中所指定的I-PDU目标接收模块，将接收到的I-PDU经一定处理后发送给CanIf；PduR也可以将部分I-PDU发送给CAN TP模块，处理之后再发送给CANIf；

③CanIf将信号以L-PDU（Data Link Layer Protocol Data Unit）的形式发送给CAN驱动模块；

④ CAN 驱动模块将Message 报文发送给CAN controller；

⑤ CAN controller 与外部硬件的CAN transceiver（CAN收发器)进行CAN 报文的收发；

⑥外部硬件CAN收发器–CAN Transceiver Hardware主要工作内容为，接收CAN bus上的网络信息（通常叫做CAN Frame）相关的信号电平并将其转化为逻辑信息电平转发给CAN Controller,接收从CAN Controller传输过来的逻辑电平信息并将其转化为信号电平传从到CAN bus上。CAN Transceiver有两条线，一条连CAN总线的高电平，一条低电平；