淺析AutoSAR CAN Stack在配置工具中的實現(xiàn)

CAN****模塊的開發(fā)歷程

當時在開發(fā)MCAL相關模塊的時候，偶爾會看下CAN整個模塊的配置，由于CAN相關的模塊一直同事在配置，當時感覺內容好多，各種CANxxx模塊在配置工具里，感覺如果能有機會配置下的話一定是一件非常偉大的事情，到了18年年底，我終于分到了CAN模塊的配置任務，負責一個CAN通道的配置。由于前邊同事已經配置了一個通道，我在他基礎上繼續(xù)配置，當時我已經處于無人管理的狀態(tài)了，開始自己的瞎發(fā)揮，可能內容比較多，一直沒有配置好，嘗試了ECUM的Flex模式和Fix模式，手動修改了好多BSWM的Rules，當時也不是很懂，看程序在哪有問題就直接手動改代碼，后來問同事，也知道了一些注意的地方，然后我就開始擼代碼看，發(fā)現(xiàn)好多CAN通信的變量值沒變化，后來在地鐵上看COMM的AutoSAR文檔，發(fā)現(xiàn)需要請求通道的通信，當時瞬間感覺找到了問題的所在，果然第二天一大早早早去公司試了下，居然成功了，當時別提多開心了，在自己稀里糊涂的琢磨了大概一個月終于看到了CAN的信號，當時真的很開心，因為這算是我自己獨立搞出來的，成就感瞬間爆棚。也從這一刻開始心中對AutoSAR配置的害怕感漸漸的消失，大概從19年開始到7月份就一直在做CAN相關的配置。從CAN最底層的驅動到CANTrcv、CANIf、PDUR、COM、CANSM、ComM等基本的CAN相關的模塊都配置了解了一遍，雖然中間做了一些架構相關的工作也支持了別的項目的開發(fā)，但是每天都會花點時間看一些CAN相關的技術資料，配一些基本的功能，并立馬調試、擼代碼、解決Bug，漸漸的對CAN通信在AutoSAR架構的實現(xiàn)理解也加深了。其中在CANSM的配置中也明白了CAN相關的BusOff以及恢復機制，雖然自己在大學學了一點CAN通信的東西，但一直到配置CAN模塊的時候才算有了全面的了解，之前也做過一些STM32的CAN通信的程序，但是當時也并沒有深入的研究，在和同事測試CAN BusOff以及恢復中漸漸的對CAN通信有了更深的理解，隨后也通過抓取CAN總線上的波形對數據和時間進行了分析，理解了CAN總線的空閑、校驗、位填充、位時間等概念。對于普通CAN信號不帶相關協(xié)議和網絡管理的信號）的傳輸模塊配置可參考之前的公眾號《淺析TC277CAN模塊在AutoSAR的應用》。

除了做基本的CAN信號的配置（不帶相關協(xié)議和網絡管理的信號），在那段時間里也完成了J1939TP、XCP以及CANNM的配置。在配置J1939TP的時候當時連基本的J1939協(xié)議也不是完全懂，在磕磕碰碰中實現(xiàn)了J1939TP的功能，后來也對J1939協(xié)議結合在AutoSAR的實現(xiàn)有了基本的認識，雖然不是很透徹，但是基本的原理和實現(xiàn)都明白了。其中走J1939TP的CAN信號在CANIf層后不能直接到PDUR層，必須要經過J1939TP這個模塊，然后將信號傳輸到PDUR，一般走特殊協(xié)議的CAN信號都會在CANIf與PDUR之間加一層特殊的協(xié)議模塊（J1939TP、UDS等）。

為了滿足一些測試的目的做了XCP的配置，在XCP的配置的過程中更加對AutoSAR的分層理念有了更深的理解，XCP的配置不同于其他的一般CAN信號，直接從CANIf層到XCP進行傳輸，然后與RTE、APP層進行交互。對CAN的一些基本的模塊配置完成后，發(fā)現(xiàn)診斷和網絡管理這兩部分也是比較重要的，時至今日，對于診斷模塊的配置也沒有深入的研究，只是簡單的看下課同事配置的CANTP和DCM的東西，這部分后期也會在公眾號內分享。網絡管理模塊大概是19年4月份做的吧，一開始自己對網絡管理和喚醒也不是很懂，剛開始認為喚醒就是網絡管理把CAN模塊的通信喚醒，只要CAN的通信能正常工作就達到了網絡管理和喚醒的目的，后來漸漸的提高了自己的認知，喚醒就是把MCU從睡眠的狀態(tài)進入到正常的工作模式，而網絡管理更是一種整車層面的多個ECU的進行通信的策略，在某些特定的情況下實現(xiàn)部分ECU的休眠減少消耗。

之后開始將CANNM和NM功能集成到了配置環(huán)境中，并嘗試了一些喚醒的功能，此時只是單純的CAN信號層面實現(xiàn)報文的收發(fā)和總線休眠，那個時侯由于自己對整個AutoSAR下的BSWM、ECUM、OS等模塊控制的下電過程還一無所知，因此只是實現(xiàn)了簡單的CAN信號的禁用和開啟，結合AutoSAR的網絡管理流程基本上能跑的通，一些網絡管理相關的狀態(tài)機可以根據自己的測試和外部條件進行轉換，后來自己做了整個系統(tǒng)的上下電功能后基本上也可以實現(xiàn)部分網絡管理和喚醒的功能了。一直延續(xù)到19年7月份，在利用一些零碎或者特定的時間段下基本上對CAN相關的AutoSAr模塊的整個配置（除了診斷）都熟悉了一遍。

在配置中有好幾個時間段確實遇到了比較大的挑戰(zhàn)，并且那段時間手上還有別的任務，好幾次都在抱怨一群神經病發(fā)明了AutoSAR，大家好好手寫代碼不好嗎，抱怨也好，發(fā)牢騷也罷，想到自己身上的房貸，想到當初自己從機械專業(yè)轉入到汽車軟件開發(fā)的初衷，想到未來還有很多人也會有我這樣的煩躁和抱怨，就又老老實實的在看ＡutoSAR的技術手冊，開始通過各種途徑來請教別人，確實也得到了同事和好多未曾謀面人的幫助，這段配置階段，我就想以后一定要分享一些自己的問題和遇到的坑，盡可能的幫助那些像我一樣笨的AutoSAR開發(fā)工程師。有時候感覺從0做一些事情，對人的心理也是一個挑戰(zhàn)。經歷過整個CAN模塊的配置后，感覺心理上對AutoSAR的害怕或者迷茫也減少了，基本知道了它的一些方法論和小竅門，在AutoSAR的配置中自信心也漸漸的增強了，也更加的喜歡和堅定了自己的選擇。

說了幾句廢話，言歸正傳，下面簡單總結下CAN相關的模塊相關配置。

CAN

CAN模塊的配置主要配置CAN的中斷優(yōu)先級（中斷模式下使用）或者Polling模式下的周期處理函數；CAN消息在控制器中使用了多少個郵箱，進行收發(fā)數據；選擇硬件上CAN消息的通道；喚醒功能的使能；CAN的濾波器；CAN通信的時鐘；CANFD相關功能的配置等

CANTrcv

CANTrcv 模塊主要配置CANTrcv外部芯片，一般CANTrcv芯片有兩種模式，一種自帶喚醒功能的CANTrcv和不帶喚醒功能的CANTrcv。帶有喚醒CANTrcv模塊主要的是選擇和喚醒功能相關Pin腳，Pin腳要與硬件上與CANTrcv芯片相連的引腳一一對應。如果是不帶Wak功能的主要選擇Rx的Pin即可。

CANIf

CANIf模塊主要定義了上/下層的CAN信號在發(fā)送和接收時候的標準接口。AutoSAR中CANIf模塊一個重要的功能就是和WakeUp有密切的關系，要根據實際情況進行配置。CANIf模塊要對下層的CANDrv和CANTrcv進行定義，區(qū)分CANIf下層的交互模塊。如果CANIf中對應的CAN通道配置了CANTrcv則要選擇與之對應的CANTrcv通道，表明該CAN通道是通過CANTrcv發(fā)出去的，CANIf的狀態(tài)變換也是與CANTrcv密切相關的。如果沒有CANTrcv通道，那么該模塊中不需要添加相應的CANTrcv。CANIf要定義數據接收和發(fā)送的Buffer,對于CAN信號收發(fā)采用的郵箱也需要定義。同時支持回調函數功能；對于CAN信號在CANIf這一層對上面一層交互的模塊（XCP、PDUR、CANNM、CANTP/J1939等）也要定義清楚。根據實際信號在使用的時候的路由進行選擇即可，XCP的就選XCP，J1939協(xié)議的選擇J939TP等等。同時CANSM會對CANIf狀態(tài)進行控制，達到對CAN信號的使能和禁用。

CANSM

CANSM配置模塊中對CANSM與CANIf之間進行Mode邊變化的時間做了限制，同時定義了BusOff處理的相關時間參數。定義相關CAN模塊的BusOff段短恢復和長恢復機制。

COM

COM模塊主要為應用層（或者RTE）模塊提供信號傳輸的接口，提供的接口主要是以Signal的形式存在，同時也包含信號組的形式，信號組一般對應應用層的結構體變量，在COM層實現(xiàn)了Signal在I_PDU中的打包和解包；定義了信號傳輸的權限；信號傳輸的模式和信號傳輸的過濾器設置；信號傳輸的延遲時間；超時的監(jiān)控機制；與其他模塊的調用和被調用函數等。在COM層可以實現(xiàn)信號的組管理，實現(xiàn)信號使能或者禁用的成組控制。

ComM

ComM模塊的主要作用在于：實現(xiàn)對總線的管理和控制。如果網絡管理功能使能的情況下，實現(xiàn)對網絡管理模式的配置和選擇。

PDUR

在PDUR配置中，主要建立COM層與下面具體的傳輸層（CANTP、J1939、CANIf等）之間的路由。也可以將PDUR作為一個網關使用，實現(xiàn)不同ECU在PDUR層的信息傳遞，不需要再往上傳輸在APP做信號傳輸轉換的網關。

XCP

將與XCP相關的PDU進行關聯(lián)，XCP的信號可以直接被RTE調用，根據XCP相關的協(xié)議在XCP的配置中定義好具體的內容，定義XCP處理的時間相關的參數，時間周期、時間基準等。同時將XCP通信的處理放到特定的處理事件中；定義具體的XCP實現(xiàn)方式（DAQ、STIM等）。

J1939TP

在J1939TP模塊中根據J1939協(xié)議的內容配置到具體的參數中即可。

CANNM

CANNM要關聯(lián)到具體的CAN通道，同時特定幀喚醒的情況下要關聯(lián)具體的CAN報文，定義周期的處理時間和超時時間等。根據實際的需求定義發(fā)送的網絡管理報文的具體內容，發(fā)送的網絡管理報文一般因OEM不同會有稍微的區(qū)別。對于PN網絡管理的相關參數根據具體的需求進行使能和不定義。

NM

NM模塊的主要適應ComM模塊和各種總線的NM模塊，實現(xiàn)函數的Call和Callback；定義是否使能總線網絡管理的協(xié)調機制，參考的ComM的總線通道；定義ShutDown的時間，定義總線的同步機制等。由于這個模塊是所有的總線相關的，在實際的配置中主要采用了它的CAN的網絡管理的請求和釋放通信功能。