【AUTOSAR 基础软件】J1939TP模块详解

文章包含了AUTOSAR基础软件（BSW）中J1939TP模块相关的内容详解。本文从AUTOSAR规范解析，ISOLAR-AB配置以及模块相关代码分析三个维度来帮读者清晰的认识和了解J1939TP这一基础软件模块。文中涉及的ISOLAR-AB配置以及模块相关代码都是依托于ETAS提供的工具链来配置与生成的，与AUTOSAR规范之间可能会有些许的出入，但总体的功能要点与处理流程都应该是一致的。

文中AUTOSAR规范解析章节主要来自AUTOSAR规范内容，而ISOLAR-AB的配置内容主要来自ETAS在哔哩哔哩网站中的ETAS易特驰账号。J1939TP模块实现了SAE-J1939-21传输协议，主要完成了J1939（包括超过8字节的）报文的传输，使应用组件访问不同长度J1939报文中的信号与普通CAN报文中的信号保持一致方式。

目录

AUTOSAR规范解析

概述

通信方式

时序图 

ISOLAR-AB配置 

系统描述

EcuC

COM 

ComSignal

ComIPdus

PduR

J1939TP

General

TxChannel

RxChannel

CanIf 

代码解析 

动态配置代码

集成代码 

静态代码

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AUTOSAR规范解析

概述

AUTOSAR的传输协议（TP, Transport Protocal）模块是对某个传输协议国际标准的实现，如ISO15765-2（对应CANTP模块）或者J1939（对应J1939TP模块）。

我们都知道CAN2.0的一个CAN数据帧最多传输8字节数据，而在汽车电子领域有数据（或者参数组，也就是一组数据）可能需要超过8字节来传输。而TP模块正是可以实现多个CAN数据帧的组包，形成超过8字节的参数组。发送的时候，也会将超过8字节数据拆包发送。下面是J1939TP模块在AUTOSAR通信栈中的中的位置。

可以从上图看到，J1939TP模块联通PDUR和CANIF模块，实现PDUR到CANIF时的拆包和CANIF到PDUR时的组包功能。最终，J1939TP会将数据经过PDUR后依次存放到COM的Buffer中。

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通信方式

J1939协议定义了三种通信方式：广播（BAM, Broadcast Announce Message）、基于连接的数据传输（Connection Mode Data Transfer）、直接数据传输（DIRECT）。如果数据多余8字节，则会通过BAM或者CMDT来发送，而小于等于8字节时，直接发送。

• DIRECT：在AUTOSAR的J1939TP模块中，会判断需要发送的数据的长度，如果小于等于8字节，则会通过函数J1939Tp_Internal_DirectTransmit（）直接发送。两台设备间没有多余的交互的过程，如下图所示。

  

• BAM：字节数大于8字节的数据传输方式简单的实现是BAM，他是一种一对多的传输方式。BAM只有发送者向接收者的交互过程，第1帧数据是告诉接收者准备好开始接收，后面会逐个发送数据。第1帧包含PDU字节长度，数据帧个数，PGN（PGN1到3，分别是8位，PGN共24位）的信息。以下是BAM通信过程。

  

• CMDT：另外一个大于8字节的数据传输方式是CMDT，这是一种需要接收者和发送者间进行交互的方式，是点对点的传输方式。下图介绍了一次CMDT传输方式，具体就不详述了，前文《【标准解析】商用车CAN网络通信标准（J1939）》包含了其中的介绍。

  

下图是J1939TP在AutoSAR框架下的数据流图，注意区分在J1939TP之上的数据传输命名为N-SDU，而在J1939TP之下为N-PDU，这里后边在配置的过程中会使用相关的概念来区分。

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时序图 

下图为直接传输的时序动态图。

下图为BAM广播的时序动态图。 

下图为CMDT点对点通信时序动态图。

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ISOLAR-AB配置 

你可以在后边发现，各个涉及的BSW模块的ISOLAR-B的配置都独立建立在一个arxml中，这是为了方便在不同工程中完成移植，减少重复的BSW手动配置操作。下面的整个配置按照从上到下的原则依次描述。

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系统描述

首先，我们需要再ISOLAR-A中完成J1939系统信号的描述，我们既可以直接移植已完成项目的arxml中的package，或者通过导入DBC的方式，最后完成如下图的系统描述。

系统描述中既有J1939的网络节点和ECU之间的包含关系和各个收发报文的信息（Networks），用户还需要针对Ecus里的控制器以及连接器等信息、Pdus、Frames等内容进行检查，防止移植过程中某些命名不匹配的原因发生问题。

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EcuC

手动配置J1939对应的Pdu数据描述，如前文所说，在CANTP上层的SDU描述了针对PG100~PG400在COM与PduR以及PduR与CANTP之间的pdu传输，共有4*2八个pdu的描述。

在CANTP下层NPDU针对J1939TP与CANIF之间两种通信方式（BAM和CMDT）的两种帧(CM、DT)的pdu描述，又因为这两种帧既需要收，又需要发，所以一共需要2*2*2八个pdu描述。

可以从下图看到，这些配置都是在独立的arxml进行配置，后续所有的配置均采用这种方式。

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COM 

ComSignal

针对每个PGN，这里的示例都包含了一个Signal，这里我们建立四个ComSignal，并完成对ISOLAR-A的系统信号引用。

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ComIPdus

针对每个PGN，完成对应IPdus的建立，并正确引用刚才在EcuC建立的COM与PDUR之间数据交互的引用和对系统信号的包含。

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PduR

首先完成PduRBswModuless的建立，引用建立的J1939TP（若工程没有J1939TP模块，则新建此模块），并完成一些层级上的配置。

然后，完成PduRRoutingTable的配置，针对四个PGN，建立四条路由关系，每条路由关系包括在EcuC建立好PDU数据描述中，其中源为到PduR的数据描述，目的为从PduR出去的数据描述。

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J1939TP

General

模块通用配置都比较寻常，这里就不一一描述了，

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TxChannel

发送通道的配置分为BAM和CMDT两种方式，先介绍BAM的发送通道配置。

首先是发送通道的通用配置，包含最大的数据长度和使用协议的类型，这里类型选择BAM。

然后我们在这个发送通道对应的TxCmNpdu，引用之前在EcuC中建立的BAM对应的发送CM帧数据描述。

 再然后，我们在对应的TxDtNPdu，引用之前在EcuC中建立的BAM对应的发送DT帧数据描述。

最后，在J1939TpPgs中建立此通道发送的包属性，包括J1939TpTxPgPGN(100)，还有这里是多包的发送，所以选择在J1939TpTxNSdu中正确引用之前EcuC建立的PG100由PduR到J1939TP的数据描述引用。

对于点对点的通信方式TxCmNpdu与TxDtNPdu和J1939TpPgs配置与BAM一致，选择对应使用的数据描述引用即可，发送通道的通用配置里记着选择协议是CMDT，还有一处不同的是因为CMDT需要接收CM帧作为流控帧的输入，所以需要配置J1939TpRxFcNPdu，选择CMDT对应的接收的CM帧数据描述。最后J1939TpPgs引用之前EcuC建立的PG300由PduR到J1939TP的数据描述引用。

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RxChannel

接受通道同样分为BAM和CMDT两种通信方式建立两个通道。我们先以BAM为例，首先选择协议BAM，因为是BAM,所以Rx的DA填255，SA则给零即可，其仅适用于具有固定SA并使用带有MetaData的N-PDUs的通道。

然后，建立通道内的J1939TpRxCmNPdu，引用之前在EcuC中建立的BAM对应的接收CM帧数据描述。

再然后，建立通道内的J1939TpRxDtNPdu，引用之前在EcuC中建立的BAM对应的接收DT帧数据描述。

最后，在J1939TpPgs中建立此通道发送的包属性，包括J1939TpRxPgPGN(100)，还有这里是多包的发送，所以选择在J1939TpTxNSdu中正确引用之前EcuC建立的PG200由J1939TP到PduR的数据描述引用。

对于点对点的通信方式RxCmNpdu与RxDtNPdu和J1939TpPgs配置与BAM一致，选择对应使用的数据描述引用即可，发送通道的通用配置里记着选择协议是CMDT，还有一处不同的是因为CMDT需要发送CM帧作为流控帧，所以需要配置J1939TpRxFcNPdu，选择CMDT对应的接收的CM帧数据描述。最后J1939TpPgs引用之前EcuC建立的PG400由J1939TP到PduR的数据描述引用。

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CanIf 

本来还有CAN模块的mailbox配置，这里因为其不生成代码，只做CanIf的引用，这里就不赘述了。

CanIf针对BAM和CMDT两种通信方式分别针对CM与DT两帧建立TxPduCfg，正确配置CANID以及TxBuffer（Txbuffer也为手配，引用CAN模块mailbox，这里就不赘述了）的引用，并引用之前在EcuC对应的BAM/CMDT对应的发送CM/DT帧数据描述。

接收也需要按照BAM和CMDT两种通信方式分别针对CM与DT两帧建立RxPduCfg，并引用对应建立的HrhCfgs并对应到接收的MailBox，Canif里的配置跟普通由工具生成的CAN配置配置项都一致，这里就不赘述了。

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代码解析 

动态配置代码

J1939TP生成的动态配置代码如下图所示。PduR生成的动态配置代码如下图所示。

• J1939Tp_PBcfg.c：J1939Tp_TxChannelConfParam_cs与J1939Tp_RxChannelConfParam_cs结构体包含发送与接收相关通道配置。J1939Tp_TxPgConfigParam_cs与J1939Tp_RxPgConfigParam_cs结构体包含发送与接收通道内中的包信息。

  

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集成代码 

MemMap与SchM等就不在这里赘述了。J1939TP提供了J1939Tp_RxIndication给CanIf模块用作接收回调函数，并提供J1939Tp_TxConfirmation给给CanIf模块用作成功发送回调函数。

 

#ifndef	J1939TP_CBK_H
#define J1939TP_CBK_H

#include "ComStack_Types.h"
#include "J1939Tp_Cfg.h"

/**
 * \defgroup J1939TP_CBK_H    J1939Tp - AUTOSAR interfaces to CanIf (Lower Layer)
 * This interface exports J1939Tp call-backs which are invoked from CanIf to Component J1939Tp\n
 * To use this interface include the header <b>J1939Tp_Cbk.h</b>
 */

/*
 ***************************************************************************************************
 *    Function prototypes
 ***************************************************************************************************
 */

/**
 * @ingroup J1939TP_CBK_H
 *
 * [J1939TP0108] Call-back function provided to CanIf, it shall call this function after a successful reception of a Rx Pdu meant for J1939Tp\n
 *\n
 * @param[in]         J1939TpRxPduId - Rx N-Pdu Id/ Rx FC N-Pdu Id on which the CAN message was received\n
 * @param[in]         J1939TpRxPduPtr - Pointer to Pdu Info Structure which contains the length (DLC) of the received CAN message and a pointer to the received data\n
 */

#define J1939TP_START_SEC_ROM_CODE
#include "J1939Tp_Cfg_MemMap.h"

extern FUNC( void, J1939TP_CODE ) J1939Tp_RxIndication(
                                                  VAR( PduIdType, AUTOMATIC )     J1939TpRxPduId,
                                                  P2VAR( PduInfoType, AUTOMATIC, J1939TP_APPL_DATA )  J1939TpRxPduPtr
                                                  );

/**
 * @ingroup J1939TP_CBK_H
 *
 * [J1939TP0112] Call-back function provided to CanIf, it shall call this function after a successful transmission of a Tx Pdu which was requested to be transmitted by J1939Tp\n
 *\n
 * @param[in]         J1939TpTxPduId - Confirmation Tx N-Pdu Id/ Confirmation Tx FC N-Pdu Id on which the CAN message was transmitted\n
 */

extern FUNC( void, J1939TP_CODE ) J1939Tp_TxConfirmation( VAR( PduIdType, AUTOMATIC ) J1939TpTxPduId );
#define J1939TP_STOP_SEC_ROM_CODE
#include "J1939Tp_Cfg_MemMap.h"

#endif
/*#ifndef _J1939TP_CBK_H*/

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静态代码

主要介绍常见的静态代码涉及API说明，具体详细完整的介绍读者可以参考《AUTOSAR_CP_SWS_SAEJ1939TransportLayer.pdf》以及《RTA-BSWReferenceGuide.pdf》。

• J1939Tp_Init：J1939TP模块初始化。
• J1939Tp_Shutdown：停止J1939报文接收。
• J1939Tp_Transmit：请求一个J1939报文的发送。

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