AUTOSAR通信之CanIf模塊簡(jiǎn)介1

1 位置和作用

如圖1所示，CAN接口模塊（下文簡(jiǎn)“CanIf”）位于底層CAN驅(qū)動(dòng)（CanDrv）、CAN收發(fā)器（CanTrcv）和上層通信服務(wù)層（CanSm、CanNm）、CAN傳輸協(xié)議（CanTp）、PDU路由器（PduR）之間。它表示上層通信層的CAN驅(qū)動(dòng)程序服務(wù)接口。

圖1 CanIf的位置

CanIf提供了獨(dú)特的接口來管理不同CAN硬件，如CAN控制器和CAN收發(fā)器。同時(shí)，基于物理CAN通道相關(guān)的CAN狀態(tài)管理器模塊（CanSm）可以控制多個(gè)底層內(nèi)部和外部的CAN控制器或CAN收發(fā)器。

CanIf由與CAN硬件無關(guān)的任務(wù)組成，屬于ECU CAN通信驅(qū)動(dòng)程序。CanIf滿足PduR和AUTOSAR COM棧上層通信模塊的控制流和數(shù)據(jù)流要求：發(fā)送請(qǐng)求處理、發(fā)送確認(rèn)、接收指示、錯(cuò)誤通知和CAN控制器的啟動(dòng)/停止，從而喚醒或參與網(wǎng)絡(luò)。它的數(shù)據(jù)處理和通知API基于CAN L-SDU，用于控制和模式處理的API提供了CAN控制器相關(guān)的視圖。

圖2 CanIf模塊和其他模塊的關(guān)系

在發(fā)送請(qǐng)求時(shí)，CanIf用相應(yīng)的參數(shù)完成L-PDU的傳輸，并通過對(duì)應(yīng)CanDrv將CAN L-PDU轉(zhuǎn)發(fā)給CAN控制器。在接收端，CanIf將接收到的I-PDU作為I-SDU分發(fā)到上層模塊。接收L-SDU和上層之間的分配是靜態(tài)配置的。在傳輸確認(rèn)時(shí)，CanIf負(fù)責(zé)向上層發(fā)送傳輸成功的信息。

CanIf提供對(duì)CAN驅(qū)動(dòng)程序的通信抽象訪問和CAN收發(fā)驅(qū)動(dòng)程序服務(wù)，用于對(duì)CAN網(wǎng)絡(luò)的控制和監(jiān)視。CAN接口將CAN狀態(tài)管理器的狀態(tài)向下轉(zhuǎn)發(fā)到底層CAN驅(qū)動(dòng)程序，向上CAN接口模塊將CAN驅(qū)動(dòng)程序或 CAN收發(fā)器驅(qū)動(dòng)程序傳遞到相應(yīng)的NM模塊。

2 上下層關(guān)系

上層

AUTOSAR BSW分層架構(gòu)中，CanIf的上層可以是PduR，可以是CanNm，可以CanTp，可以CanSm，EcuM或復(fù)雜的驅(qū)動(dòng)模塊CDD，普遍標(biāo)定協(xié)議模塊XCP，全局時(shí)間同步模塊CanTSyn ，J1939傳輸層模塊 J1939Tp和J1939網(wǎng)絡(luò)管理模塊 J1939Nm。

CanIf使用的API由通知服務(wù)組成，它們將CAN相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸?shù)侥繕?biāo)上層。這些服務(wù)的調(diào)用參數(shù)指向CanDrv中的緩沖信息，或者直接指向CAN硬件。另外，CanIf支持對(duì)總線鏡像模塊的調(diào)出，來報(bào)告接收和傳輸幀的內(nèi)容。EcuM會(huì)初始化CanIf。

下層

CanIf的下層模塊主要是CAN驅(qū)動(dòng)程序CanDrv。由于CanIf在AUTOSAR BSW架構(gòu)中的地位，它與CanDrv有著密切的關(guān)系。CanDrv只提供對(duì)CAN控制器的硬件抽象訪問，但是CanDrv會(huì)檢測(cè)和處理CAN控制器的事件，并將這些事件通知到CanIf。CanIf將CanSm的操作模式請(qǐng)求傳遞給相應(yīng)的底層CAN控制器。

CanDrv提供了標(biāo)準(zhǔn)化的L-PDU，以確保CanIf的硬件獨(dú)立性。指向這個(gè)規(guī)范化的L-PDU的指針要么指向一個(gè)臨時(shí)緩沖區(qū)，要么指向依賴于CAN硬件的CanDrv。CanDrv調(diào)用的回調(diào)服務(wù)是在CanIf中聲明和實(shí)現(xiàn)的。由CanIf調(diào)用的回調(diào)服務(wù)被聲明并放置在對(duì)應(yīng)的上層通信服務(wù)層中，如PduR、CanNm、CanTp。

配置的CAN控制器的數(shù)量不一定是使用的CAN收發(fā)器的數(shù)量。如果多個(gè)不同類型的CAN控制器在同一個(gè)CAN網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)行，一個(gè)CAN收發(fā)器是足夠的，但是根據(jù)CAN控制器設(shè)備的類型，需要一個(gè)或兩個(gè)不同的CanDrv。

第二個(gè)可用的底層CAN設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序是CAN收發(fā)器CanTrcv。

每個(gè)CanTrcv對(duì)CAN收發(fā)器進(jìn)行操作模式的控制。CanIf只是將幾個(gè)底層CanTrcv的API映射到一個(gè)惟一的API，因此，CanSm能夠觸發(fā)相應(yīng)CAN收發(fā)模式的轉(zhuǎn)換。CanIf中不執(zhí)行屬于CanTrcv所控制的功能。

CanIf將所有底層CanTrcv的下列服務(wù)映射到一個(gè)惟一的接口：

• 唯一的CanTrcv模式請(qǐng)求和讀取服務(wù)來管理每個(gè)底層CAN收發(fā)設(shè)備的操作模式；
• 為CAN收發(fā)器讀取服務(wù)，喚醒原因支持；
• 模式請(qǐng)求服務(wù)啟用、禁用、清除喚醒事件狀態(tài)使用的每個(gè)CAN收發(fā)器（CanIf_SetTrcvMode）。

3 配置

CanIf的設(shè)計(jì)經(jīng)過優(yōu)化，以管理CAN協(xié)議的特定功能和用于底層CAN控制器的處理。

CanIf不需要重構(gòu)就可以更改CAN配置。函數(shù)CanIf_Init()從配置容器和參數(shù)中獲取所需的CAN配置信息。

可以獲取到的信息包括：

• CAN控制器的數(shù)量。CAN控制器的數(shù)量對(duì)于發(fā)送和接收I-PDU的調(diào)度以及對(duì)可用CAN驅(qū)動(dòng)程序狀態(tài)的控制是非常必要的，如下圖CanIfCtrlDrvCfg。

• 硬件對(duì)象句柄的數(shù)目。為了監(jiān)督發(fā)送請(qǐng)求，CAN接口需要知道HTH的數(shù)量以及每個(gè)HTH與相應(yīng)的CAN控制器之間的分配，如下圖CanIfHthCanCtrlIdRef和CanIfHthIdSymRef。

• 通過每個(gè)硬件對(duì)象的過濾器所接收到的CAN ID的范圍。CAN接口使用HRH和L-PDU之間的固定分配，在相應(yīng)的硬件對(duì)象中接收，進(jìn)行搜索算法，見下圖CanIfHrhSoftwareFilter，CanIfHrhCanCtrlIdRef和 CanIfHrhIdSymRef。

CanIf需要所有已使用的上層通信服務(wù)層和L-SDU的信息來分配。為了在AUTOSAR COM棧中集成CanIf，必須在配置時(shí)設(shè)置以下信息：

• 傳遞上層模塊，并為每個(gè)傳輸L-SDU傳輸I-PDU，用于發(fā)送確認(rèn)服務(wù)的調(diào)度，參見CanIfTxPduId。

• 接收上層模塊并為每個(gè)L-SDU接收I-PDU。用于接收指示期間的L-SDU調(diào)度，參見 CanIfRxPduId。

ECU連接到一個(gè)或多個(gè)CAN網(wǎng)絡(luò)，CanIf需要控制器和ECU的描述。因此，以下信息是從AUTOSAR系統(tǒng)配置的一部分CAN通信矩陣中獲取得到，見CanIfTxPduCfg和CanIfRxPduCfg：

• ECU物理通道上接收的所有I-PDU，用于軟件過濾和接收L-SDU調(diào)度；
• 所有I-SDU應(yīng)由ECU上的每個(gè)物理通道傳遞，用于發(fā)送請(qǐng)求和發(fā)送L-PDU調(diào)度；
• L-PDU的屬性，包括ID和數(shù)據(jù)長(zhǎng)度，用于軟件濾波，接收指示服務(wù)，數(shù)據(jù)長(zhǎng)度檢查；
• 傳輸L-SDU的傳遞模塊，即PduR、CanNm和CanTp，用于發(fā)送確認(rèn)服務(wù)；
• 接收L-SDU的接收器，即PduR、CanNm和CanTp，用于L-PDU的調(diào)度；
• L-PDU和L-SDU名稱，用于表示Rx/Tx數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的地址；

4 功能服務(wù)

CanIf的服務(wù)可以分為以下幾個(gè)主要內(nèi)容：

• 初始化
• 發(fā)送請(qǐng)求服務(wù)
• 發(fā)送確認(rèn)服務(wù)
• 接待指示服務(wù)
• 控制器模式控制服務(wù)
• PDU模式控制服務(wù)

CanIf的應(yīng)用模式：

• 中斷模式：

CanDrv處理由CAN控制器觸發(fā)的中斷。CanIf在事件發(fā)生時(shí)得到觸發(fā)，在這種情況下，在CanDrv中相應(yīng)的ISR中調(diào)用相關(guān)的CanIf服務(wù)。

• 輪詢模式：

由SchM觸發(fā)CanDrv，并執(zhí)行后續(xù)進(jìn)程。在這種情況下，必須在定義的時(shí)間間隔內(nèi)，調(diào)用下列函數(shù)：

• Can_MainFunction_Write
• Can_MainFunction_Read
• Can_MainFunction_BusOff
• Can_MainFunction_Wakeup
• Can_MainFunction_Transceiver

CanIf由CanDrv通知事件接收、發(fā)送、BusOff和超時(shí))，這些事件發(fā)生在一個(gè)CAN控制器中等同于中斷驅(qū)動(dòng)操作。CanDrv更新屬于CAN控制器中發(fā)生事件的相應(yīng)信息，如接收L-PDU。

• 混合模式：

中斷和輪詢驅(qū)動(dòng)CanDrv。根據(jù)所使用的CAN控制器，該功能可以分為中斷驅(qū)動(dòng)和輪詢驅(qū)動(dòng)兩種操作模式。比如，輪詢驅(qū)動(dòng)的FullCAN接收和中斷驅(qū)動(dòng)的基本CAN接收，輪詢驅(qū)動(dòng)的傳輸和中斷驅(qū)動(dòng)的接收等。

AUTOSAR提供了獨(dú)特的接口，對(duì)三種類型的操作模式都有效。無論是在中斷、輪詢還是混合處理事件時(shí)，CanIf都以相同的方式工作，區(qū)別是調(diào)用內(nèi)容不同，還有通知中斷的方式:搶占式或協(xié)作式。所有服務(wù)都是按照配置執(zhí)行的。

初始化

EcuM調(diào)用CanIf的函數(shù)CanIf_Init()來初始化整個(gè)CanIf。在初始化過程，將對(duì)所有全局變量和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)初始化，包括標(biāo)示和緩沖區(qū)。EcuM分別通過調(diào)用相應(yīng)的初始化服務(wù)來執(zhí)行CanDrv和CanTrcv的初始化。

在初始化完成后，CAN控制器保持在啟動(dòng)復(fù)位后的停止模式。在這種模式下，CanIf和CanDrv既不能發(fā)送也不能接收L-PDU。

如果在運(yùn)行期間需要重新初始化整個(gè)CAN模塊，EcuM會(huì)調(diào)用CanSm，通過調(diào)用CAN接口模塊的API服務(wù)CanIf_SetControllerMode()來啟動(dòng)CAN控制器所需的狀態(tài)轉(zhuǎn)換，具體過程后續(xù)介紹CAN狀態(tài)管理時(shí)會(huì)展開。CanIf將來自CanSm的調(diào)用映射到Candrv的調(diào)用上。