小猫爪：嵌入式小知识17-XCP on CAN简介

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#XCP #嵌入式

于 2023-08-25 16:55:42 首次发布

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本文介绍了XCP在CAN总线上的工作原理，包括CAN ID分配、通信模式和协议包体现。还进行了实战演练，涵盖CONNECT、GET_COMM_MODE_INFO等常用操作，如建立连接、获取信息、解锁CMD、设置DAQ等，最后提及数据测量、标定等内容。

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1 前言

前面已经对XCP协议做了非常细致的介绍，接下来就来看看XCP是怎样在CAN总线上进行工作的吧。参考资料：XCP协议规范2003。

2 XCP on CAN

XCP在CAN上的实现也是非常的简单，首先得分配两个CAN ID，对于Master这一方来说，一个作为发，即CMD和STIM，一个作为收，即RES/ERR/EV/SERV和DAQ。这里需要注意的是STIM和DAQ可以有自己独立的CAN ID，但是需要使用SET_DAQ_ID命令CMD进行配置。

之前文章里已经提到过，在CAN上的XCP是不支持交互通信模式的，一般都是采用标准通信模式和块传输模式两者配合。

XCP在CAN上的协议包的体现为：
在这里插入图片描述
首先XCP Header为空，至于XCP Packet则与XCO协议一模一样。而XCP Tail则根据经典CAN的MAX_DLC(经典CAN的MAX_DLC固定为8)和XCP Packet长度LEN有以下两种情况：

MAX_DLC = LEN
这个时候XCP Packet把CAN帧的8个字节全部填满，XCP Tail为空。
MAX_DLC > LEN
这个时候XCP Packet没有把CAN帧的8个字节填满，那么就需要填充到8个字节，这个时候XCP Tail即为填充。

对于CAN-FD，MAX_DLC只有以下值有效：8、12、16、20、24、32、48和64。这个时候有的朋友就要问了，那如果LEN > MAX_DLC的时候怎么办，不可能，这种事情在XCP on CAN上是不可能发生的，你放心吧。

3 实战演练

接下来来看看XCP的一些常用操作在CAN上的体现。当我将CANape配置完之后，点击Start，Master和Slave会进行怎样的交互呢？
在这里插入图片描述
具体流程如下：

3.1 CONNECT

在这里插入图片描述
首先使用CONNECT命令与Slave建立XCP连接。CONNECT的正响应具体描述如下：

根据上表就可以解析出Flash programming available，stimulation available，DAQ lists available， calibration/paging available，Intel format，AG为BYTE，不支持Slave Block Mode，支持命令GET_COMM_MODE_INFO命令获取通信配置，MAX_CTO = 8，MAX_DTO = 8, 还有协议层和传输层的版本号。
其中Slave Block Mode意思就是说，Slave可以发起块传输，就是连续发送好几个XCP包。而Master Block Mode就是Master可以发起块传输。

3.2 GET_COMM_MODE_INFO和GET_STATUS

在这里插入图片描述
再使用GET_COMM_MODE_INFO和GET_STATUS获取Slave的XCP协议信息以及当前XCP运行状态信息。
GET_COMM_MODE_INFO的正响应具体描述如下：

这里就不一一对着解析，稍微说一下一些参数的含义吧：
1.MAX_BS 表示在PGM命令中所运行下载的最大Block大小。
2.MIN_ST表示在块传输过程中，两个XCP包允许相隔的最小时间。
3.QUEUE_SIZE表示在支持交互模式下，Master连续发送CMD的最大数量。
GET_STATUS的正响应具体描述如下：
在这里插入图片描述
1.Current session status中表示了一些行为状态，有STORE_CAL_REQ，STORE_DAQ_REQ ，CLEAR_DAQ_REQ，DAQ_RUNNING，RESUME。
2.Current Resource Protection Status中则表示了当前有哪些CMD是被SEED&KEY锁着的。在XCP中，有一种保护机制叫做SEED&KEY保护机制，它会按照功能具体分成了CAL/PAG，DAQ，STIM，PGM四类，如下：
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每一类都有一套单独的SEED&KEY机制（算法也可以不同），需要单独解锁，只有使用GET_SEED和UNLOCK进行解锁后，然后才能发送其相对应的CMD。

3.3 GET_SEED和UNLOCK

在这里插入图片描述
再使用GET_SEED和UNLOCK命令对所有的CMD进行解锁，GET_SEED命令具体描述如下：

当Mode=0时，第二个字节表示Resource，也就是说这次解锁的对象是哪一类CMD，具体请参考Current Resource Protection Status的描述。

3.4 获取Slave信息

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再使用GET_DAQ_PROCESSOR_INFO, GET_DAQ_RESOLUTION_INFO和GET_CAL_PAGE命令获取Slave的DAQ信息，为后面配置DAQ做准备。
GET_DAQ_PROCESSOR_INFO正响应具体描述如下：

DAQ_PROPERTIES表示当前Slave支持DAQ哪些特征，比方说支不支持动态DAQ_List，支不支持TimeStamp，支不支持更改DAQ的CAN ID，支不支持报告overload(就是一个周期内没有把所有的ODT发送完)以及报告overload的方式。
MAX_DAQ, MIN_DAQ和MAX_EVENT_CHANNEL在之前文章已经介绍过了，这里就不多做解释了。
DAQ_KEY_BYTE里面有Type of Optimisation Method，address extension of ODT_Entry， ODT number is Absolute or Relative。

GET_DAQ_RESOLUTION_INFO正响应具体描述如下：
在这里插入图片描述
这个命令可以获取当前Slave支持的ODT_Entry的数量和大小，以及Timestamp的大小和分辨率，在这里就不多做解释了，感兴趣的朋友请参考协议规范。
GET_CAL_PAGE正响应具体描述如下：

Logical data page number表示当前(XCP或者ECU，由该CMD中的Mode字节区分)激活的PAGE编号。

3.5 SET_MTA和BUILD_CHECKSUM

在这里插入图片描述
再使用SET_MTA设置MTA(Memory Transfer Address)和Address extension，随后使用BUILD_CHECKSUM获取MTA处，大小为6610的Block的Check Sum。

3.6 设置DAQ

在这里插入图片描述
接下来就可以设置DAQ了，设置DAQ的过程比较复杂，总的来说，其实就是设置ODT_Entry，设置ODT，再设置DAQ-List，随后再将DAQ与Event Channel绑定，随后再开启DAQ。具体流程如下：

当Slave是动态DAQ-List配置时，必须要先使用FREE_DAQ命令清空DAQ-List，ODT，ODT_Entry。当Slave是静态DAQ-List配置时，Master会使用GET_DAQ_EVENT_INFO和GET_DAQ_LIST_INFO去获取当前Slave的静态DAQ配置，然后再进行相关配置，这里就不举例了，道理都一样。
再使用ALLOC_DAQ命令创建1个空的DAQ-List，DAQ_LIST_NUMBER为0（依次累加）。
再使用ALLOC_ODT命令创建3个空的ODT，并且把这3个ODT加入DAQ_LIST_NUMBER为0的DAQ_List中。
再使用ALLOC_ODT_ENTRY命令分别创建3个ODT_ENTRY，并且将其分别放置在上一步创建的3个ODT中，ODT_ENTRY中的Element大小分别是2，6，4个字节。
再使用SET_DAQ_PTR命令和WRITE_DAQ命令分别对前几步创建的3个ODT_ENTRY进行配置，配置内容有BIT_OFFSET(数据掩码，表示传输的数据BIT有效位，如果等于FF，则说明忽略掩码)，Element的大小（前面得知AG=BYTE，所以这里Element字节大小是2个字节），Address extension，以及Element的物理地址。到这里整个DAQ_List已经设置完毕。
再使用SET_DAQ_LIST_MODE命令设置DAQ_List的一些特征，设置Identification Field的格式为relative ODT number and absolute DAQ list number (BYTE)，开启DTO的TimeStamp，DAQ模式（Slave–>Master），还有将DAQ_List与Event Channel 2绑定（Event Channel在Slave已经配置好了，这里直接根据Channel Num进行百绑定），至此整个DAQ配置已经全部完成。
最后使用START_STOP_DAQ_LIST命令选择DAQ_List 0，使用GET_DAQ_CLOCK获取一下Slave的时间戳，再使用START_STOP_SYNCH开启START_STOP_DAQ_LIST选择的DAQ_List 0的传输（这里需要强调一点，同一时刻只能开启一个DAQ_List）。

3.7 DAQ传输

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由于在前面配置DAQ中，将DAQ_List与Event Channel 2绑定，而在Slave中，Event Channel 2是一个100ms的周期性事件，所以可以看到DAQ报文每100ms发送一次。
首先DTO包的格式如下：

多帧DTO构成的DAQ格式如下：
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根据在上面DAQ配置步骤中，使用了SET_DAQ_LIST_MODE将Identification Field的格式配置为relative ODT number and absolute DAQ list number (BYTE)，所以Identification Field的格式为PID为一个字节表示ODT Number，DAQ一个字节表示DAQ-List Number：
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根据在上面DAQ配置步骤中，使用SET_DAQ_LIST_MODE命令开启了Timestamp，以及在前面的GET_DAQ_RESOLUTION_INFO得知Timestamp的大小是4字节，编码为Intel模式，所以
拿出一帧数据如下：

红色框：表示ODT Number。
蓝色框：表示DAQ-List Number。
黑色框：分别代表数据部分，分别对应前面配置的2，6，4个字节大小的3个ODT_Entry。