CanTp学习记录（待完善）

最新推荐文章于 2025-02-27 14:59:56 发布

Ineffable__

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本学习笔记基于 R23-11 CP SWS AUTOSAR_CP_SWS_CANTransportLayer.pdf

AutoSar官方文档网址：Classic Platform AUTOSAR

一、导言和功能概述

CanTP位于PDU Router和CAN Interface module之间。CAN TP 模块的主要用途是分段和重新组装长度超过 8 字节的 CAN I-PDU 或长度超过 64 字节的 CAN FD。

根据 AUTOSAR 基本软件架构，CanTp 提供以下服务:

传输方向的数据分段
在接收方向重新组装数据
数据流控制
检测分段会议中的错误
传输取消
接收取消

尽管 CAN 传输协议主要用于车辆诊断系统，但它的开发也是为了满足其他基于 CAN 的系统对传输层协议的要求。

二、术语与缩略语

缩写含义
Prefix:	Description:
I-	相对于AUTOSAR COM交互层
L-	相对于CAN Interface 模块，它相当于逻辑链路控制(数据链路层的上部-下部称为媒体访问控制)
N-	相对于CAN Transport 层，它相当于OSI网络层

Acronyms and abbreviations for CAN Transport Layer
Acronym	Description
PDU	在分层系统中，它指的是特定层协议中规定的数据单元。它包含该层的用户数据（SDU）以及可能的协议控制信息 X 层的 PDU 是其下层 X-1 的 SDU（即 (X)PDU = (X-1)SDU
SDU	在分层系统中，这是指由给定服务的用户发送的一组数据层，并传输给对等服务用户，同时保持语义不变
I-PDU	This is the PDU of the AUTOSAR COM module
CAN N-PDU	This is the PDU of the CAN Transport Layer. It contains a unique identifier, data length and data (protocol control information plus the whole N-SDU or a part of it).
CAN N-SDU	This is the SDU of the CAN Transport Layer. In the AUTOSAR architecture, it is a set of data coming from the PDU Router.

Abbreviation	Description
STmin	发送方在两次 CF 传输之间的最短等待时间

三、基本概念

3.1 CAN Transport Layer connection(s)

在AUTOSAR架构的最终版本中，传输协议工具将用于传输诊断（例如OBD和UDS协议）和AUTOSAR COM I-PDUs。因此，CanTp模块能够同时处理多个连接（即并行处理多个分段会话）。

最大同时连接数是静态配置的。这种配置对生成代码的复杂性和资源消耗（CPU、ROM和RAM）有重要影响，因为必须为每个同时访问预留资源（例如，用于处理N-PCI数据的接收和发送状态机、变量等）。

为了使用户能够选择同时接收（或发送）哪些I-PDUs，每个N-SDU标识符将通过配置的CanTp “connection channel” 进行内部路由。由于“connection channel”不可从外部访问，所有必要的信息以传输N-SDU将与N-SDU标识符相关联（例如，“连接通道”编号、超时、寻址格式等）。

3.2 CAN Transport Layer交互

CanTp 上部接口为 PduR 模块提供全局访问，以发送和接收数据。这种访问是通过 CANN-SDU 标识符（CAN NSduId）实现的。CAN NSduId 是指由描述 CAN N-SDU 的属性组成的常量数据结构。每个 CAN N-SDU 的特定数据结构都可能包含以下属性： N-SDU（Tx或Rx）的类型，其寻址格式，此消息的L-SDU标识符或其他对实现有用的属性。

下图显示了 CanTp、PduR 和 CanIf 模块之间的交互。

3.3 处理模式

AUTOSAR 通信栈支持轮询和事件触发两种模式。因此，每个通信层都可以从下层接收信息，并通过不同的机制将信息传播到上层。

对于CAN Transport Layer，仅支持事件触发模式。

3.4 数据一致性

为了优化通信堆栈， AUTOSAR 限制了 CAN 传输层的缓冲容量。因此， CanTp 将 N-SDU 有效载荷直接从上层（DCM、COM 或 PDU 路由器-在 1：1 TP 路由的情况下）复制到 CAN driver ，反之亦然。因此，为了保证数据的一致性，上层将遵守以下规则：

在传输时，N-SDU数据有效载荷将保持不变，从传输请求到收到传输确认
在接收时，从接收开始到接收指示，N-SDU数据访问将被锁定

3.5 静态配置

在运行时，CAN传输模块必须具有管理传输连接所需的所有信息。因此，应静态配置以下属性：

CAN N-SDU 的数量
每个 CAN N-SDU的唯一标识符
每个 CAN N-SDU的的通信方向（Tx或Rx）
每个连接的寻址格式（normal, extended, mixed 11bit, normal fixed, or mixed 29 bit），并且根据寻址格式，

                – Normal: none
                – Extended: N_TA
                – Mixed 11 bit: N_AE
                – Normal fixed: N_TA, N_SA
                – Mixed 29 bit: N_TA, N_SA, N_AE

对于将 N-SDU 与元数据结合使用的通用连接，可以省略静态寻址信息。

每个连接的寻址格式（normal, extended or mixed），在extended寻址格式的情况下，为N_TA 值，在mixed格式的情况下为N_AE值
每个CAN N-SDU标识符都对应一个相关的CAN L-SDU标识符，必要时（多个帧分段会话），CAN L-SDU标识符用于传输CAN FC N-PDU
经典CAN帧和CAN FD帧

CAN Transport Layer 的配置可以在编译或构建后执行。

3.6 PDU Router services

CAN Transport Layer 使用 PDU Router 的回调功能来复制传输数据并确认传输，启动接收，复制接收到的数据并指示消息的接收：

PduR_CanTpRxIndication
PduR_CanTpStartOfReception
PduR_CanTpCopyRxData
PduR_CanTpCopyTxData
PduR_CanTpTxConfirmation

3.7 CAN Interface services

CAN Transport Layer 使用CAN Interface 的以下服务进行传输 CAN N-PDUs：

CanIf_Transmit

四.功能规格

本节介绍CAN Transport Layer 的功能。解释了向上层和下层提供的服务以及CAN Transport Layer的内部行为。

CanTp 模块提供分段、流量控制传输和消息重组服务。其主要目的是发送和接收可能适合或不适合单个CAN帧的消息。不适合单个CAN帧的消息将被分割成多个部分，以便每个部分都可以在单个CAN帧中传输。

4.1向上层提供的服务

CanTp模块的服务接口可分为以下几大类：

初始化和关闭
通信服务

以下段落描述了每个服务类别的功能。

4.1.1 初始化和关闭

CanTp 模块应具有两种内部状态，CANTP_OFF和CANTP_ON
上电后CanTp模块应处于CANTP_OFF状态
在状态CANTP_OFF中，CanTp 应允许更新构建后的配置
当CanTp使用CanTp_Init()成功初始化时，CanTp模块将更改为内部状态 CANTP_ON
只有当 CanTp 处于CANTP_ON状态时，CanTp 模块才应执行分段和重新组装任务
函数CanTp_Init应初始化模块的所有全局变量，并将所有传输协议连接设置为 CANTP_ON 的子状态，其中分段传输和分段接收均未进行（Rx线程处于CANTP_RX_WAIT状态，Tx线程处于CANTP_TX_WAIT状态）
如果为CanTp模块启用了开发错误检测，当PDU Router或CAN Interface在调用CanTp_Init函数之前尝试使用任何功能（除了CanTp_GetVersionInfo）时，CanTp模块应引发一个错误（CANTP_E_UNINIT）
如果CanTp模块处于全局状态CANTP_ON时调用CanTp_Init函数，则该函数应将模块返回到空闲 Idle 状态（状态为CANTP_ON，但既不进行传输也不进行接收）
如果在 CanTp 模块处于全局状态CANTP_ON时，调用 CanTp_Init，则 CanTp 模块将断开所有当前连接
函数CanTp_Shutdown应正确停止CanTp模块

下图总结了上述所有要求：

4.1.2 传输请求

传输操作CanTp_Transmit()将允许上层请求使用CAN传输协议设施（如分段、扩展地址格式等）进行数据传输。

函数CanTp_Transmit（）应为异步
在传输请求被接受后，如果N-SDU传输被完全处理（成功与否），CanTp模块将通知其上层

4.1.3 传输取消

传输取消功能允许上层取消正在进行的传输。

用例：由于接收到另一个具有更高优先级的诊断协议而取消诊断传输。

此功能应通过静态配置（参数CanTpTc）来激活或停用
传输取消由 CanTp_CancelTransmit（）的调用触发
在调用服务CanTp_CancelTransmit（）后，此连接上的传输将中止

注意： Api PduR_CanTpTxConfirmation（）应在值为 E_NOT_OK 的传输代码之后调用。请注意，如果传输正在进行中，则会在接收方端生成超时错误。

4.2 向下层提供的服务

根据AUTOSAR通信栈的规范，CAN Transport Layer为CAN interface提供以下两个回调函数： CanTp_TxConfirmation（）和CanTp_RxIndication（）。

4.2.1传输确认

CanIf模块应调用传输确认功能，以通知CAN Transport Layer CanTp请求的CAN帧传输是否成功执行。L-PDU标识符与呼叫相关联，以识别相应的传输。

当在最大时间（等于N_As）后未收到传输确认时，CanTp模块应中止相应的会话。在收到传输确认之前，无论成功与否，N-PDU对其他并发会话都不可用。
对于确认调用，CanTp 模块应提供函数CanTp_TxConfirmation（）
当调用CanTp_TxConfirmation()函数并返回结果为E_NOT_OK时，CanTp应中止相应的会话

N_As：发送端CAN帧(任意N-PDU)的传输时间

4.2.2 接收指示

CanIf模块应调用接收指示功能，通知CanTp模块已接收到新的CANN-PDU帧（即传输协议帧）。根据CanIf的配置，接收指示可以在中断服务例程（ISR）上下文中执行。

对于接收指示，CanTp 模块应提供 CanTp_RxIndication（）

4.3 内部行为

CAN Transport Layer的内部操作提供了基本机制，以执行该模块的主要目的，即在单个CAN帧或多个CAN帧中传输消息。

CAN Transport Layer的整个行为将被 event 事件触发，因此CanTp可以直接处理来自PDU Router的N-SDU（或来自CAN Interface的L-SDU）的传输。

4.3.1 N-SDU接收

当接收到SF或FF N-PDU时，CanTp模块应使用以下方式通知上层（PDU Router） PduR_CanTpStartOfReception（）函数

注意：上层将保留并锁定一个缓冲区，用于接收N-SDU。

CanTp应使用 PduR_CanTpStartOfReception（）的参数 TpSduInfoPtr 向 PduR 提供 FF/SF 的内容
接收到的数据链路层数据长度（即RX_DL）应从CAN帧/PDU（ CAN_DL）的第一个接收有效载荷长度推导出来，如下所示：对于小于或等于 8 个字节CAN_DL值，RX_DL值应为 8。对于大于 8 个字节的CAN_DL值，RX_DL值等于CAN_DL值

ISO frame overview table: