图解AUTOSAR_SWS_CANTransceiverDriver

KaiGer666

已于 2025-04-10 21:38:00 修改

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分类专栏：图解AUTOSAR_CP 文章标签：嵌入式硬件单片机 AUTOSAR 汽车

于 2025-04-02 21:39:46 首次发布

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AUTOSAR CAN收发器驱动模块详解

AUTOSAR标准中CAN收发器驱动的架构、状态机、数据类型与序列图分析

1. 模块架构

1.1 架构概述

CAN收发器驱动(CanTrcv)是AUTOSAR微控制器抽象层(MCAL)的一个重要组件，它负责抽象CAN收发器硬件，为上层软件提供统一的接口。

1.2 架构图解

在这里插入图片描述

1.3 架构详细说明

CanTrcv模块在AUTOSAR分层架构中的位置：

位于微控制器抽象层(MCAL)，是底层硬件与上层软件的桥梁
下连硬件：通过Dio、SPI等driver与CAN收发器硬件通信
上接ECU抽象层：主要与CanIf(CAN接口)模块交互
横向连接：与DET(开发错误跟踪)和DEM(诊断事件管理)模块交互，用于错误报告

模块间通信路径：

通信服务层到CAN收发器：
- ComM → CanSM → CanIf → CanTrcv
- 负责通信模式管理和转换
CAN收发器到ECU管理：
- CanTrcv → EcuM
- 负责唤醒事件通知
CAN收发器到硬件：
- CanTrcv → Dio/SPI/ICU → CAN收发器硬件
- 负责硬件控制和状态读取

功能亮点：

支持多种唤醒模式(NOT_SUPPORTED和POLLING)
支持选择性唤醒功能（部分网络），实现精确的低功耗唤醒管理

2. 状态机

2.1 状态机概述

CAN收发器驱动实现了一个状态机来管理收发器的不同操作模式，确保模式转换的正确性和可靠性。

2.2 状态机图解

在这里插入图片描述

2.3 状态机详细说明

主要状态描述：

POWER_ON：
- 电源接通初始状态
- 收发器物理上已通电但软件未初始化
- 通过CanTrcv_Init()函数离开该状态
NOT_ACTIVE：
- 收发器未激活状态
- 由CanTrcv_DeInit()函数进入
- 表示驱动已注销，不再控制硬件
ACTIVE：活动状态，包含三个子状态：
- CANTRCV_TRCVMODE_NORMAL：
  - 正常模式，支持全功能CAN通信
  - CAN总线通信激活
  - 唤醒功能可启用或禁用
- CANTRCV_TRCVMODE_STANDBY：
  - 待机模式，低功耗状态
  - CAN总线通信停止
  - 唤醒功能激活
  - 可支持选择性唤醒（部分网络功能）
- CANTRCV_TRCVMODE_SLEEP：
  - 睡眠模式，超低功耗状态
  - CAN总线通信停止
  - 仅可由CAN总线唤醒
  - ECU可能断电，实现最大化节能

状态转换路径：

初始化路径：
- POWER_ON → CANTRCV_TRCVMODE_NORMAL/STANDBY/SLEEP（取决于配置）
正常运行路径：
- CANTRCV_TRCVMODE_NORMAL ⟷ CANTRCV_TRCVMODE_STANDBY
- CANTRCV_TRCVMODE_STANDBY ⟷ CANTRCV_TRCVMODE_SLEEP
反初始化路径：
- 任何子状态 → NOT_ACTIVE（通过CanTrcv_DeInit()）
唤醒路径：
- CANTRCV_TRCVMODE_SLEEP → CANTRCV_TRCVMODE_STANDBY（由唤醒事件触发）

注意事项：

状态转换时可能存在等待状态，以满足收发器硬件的时序要求
在STANDBY模式下，如果支持部分网络功能，可通过特定CAN帧实现选择性唤醒

3. 数据类型

3.1 数据类型概述

CanTrcv模块定义了一系列数据类型，用于描述收发器状态、配置和操作参数，确保接口规范和类型安全。

3.2 数据类型图解

在这里插入图片描述

3.3 数据类型详细说明

核心枚举类型：

CanTrcv_TrcvModeType：
- 定义收发器的操作模式
- CANTRCV_TRCVMODE_NORMAL (0x00)：正常通信模式
- CANTRCV_TRCVMODE_STANDBY：待机模式
- CANTRCV_TRCVMODE_SLEEP：睡眠模式
CanTrcv_TrcvWakeupModeType：
- 定义唤醒通知的控制模式
- CANTRCV_WUMODE_ENABLE (0x00)：启用唤醒通知
- CANTRCV_WUMODE_DISABLE (0x01)：禁用唤醒通知
- CANTRCV_WUMODE_CLEAR (0x02)：清除唤醒事件
CanTrcv_TrcvWakeupReasonType：
- 定义唤醒原因
- CANTRCV_WU_ERROR (0x00)：唤醒错误
- CANTRCV_WU_NOT_SUPPORTED (0x01)：不支持唤醒
- CANTRCV_WU_BY_BUS (0x02)：总线唤醒
- CANTRCV_WU_INTERNALLY (0x03)：内部唤醒
- CANTRCV_WU_RESET (0x04)：复位唤醒
- CANTRCV_WU_POWER_ON (0x05)：上电唤醒
- CANTRCV_WU_BY_PIN (0x06)：引脚唤醒
- CANTRCV_WU_BY_SYSERR (0x07)：系统错误唤醒
CanTrcv_PNActivationType：
- 定义部分网络激活状态
- PN_DISABLED：部分网络功能禁用
- PN_ENABLED：部分网络功能启用

配置结构体：

CanTrcv_ConfigType：
- 模块初始化数据结构
- 包含指向收发器特定配置的指针
CanTrcv_TransceiverType：
- 单个收发器通道的配置
- 包含通道ID、唤醒源引用、初始状态等
CanTrcv_PartialNetworkType：
- 部分网络（选择性唤醒）配置
- 定义唤醒帧CAN ID、ID掩码和数据掩码

错误类型：

开发错误：
- 如无效参数、未初始化调用等
- 使用DET模块报告
运行时错误：
- 如与收发器通信错误
- 使用DET模块报告
生产错误：
- 如总线错误
- 使用DEM模块报告

API函数集：
主要包括初始化、模式控制、唤醒管理等功能函数，为上层软件提供统一的接口。

4. 交互序列

4.1 交互序列概述

CAN收发器驱动与其他模块之间存在复杂的交互关系，下面的序列图展示了典型使用场景中的模块间通信流程。

4.2 交互序列图解

在这里插入图片描述

4.3 交互序列详细说明

初始化流程：

EcuM初始化基础模块：
- EcuM → Dio_Init()
- EcuM → Spi_Init()
- EcuM → CanTrcv_Init(ConfigPtr)
CanTrcv初始化动作：
- 读取配置，访问硬件
- 如检测到唤醒事件，调用EcuM_SetWakeupEvent()
- 通知CanIf初始状态：CanIf_TrcvModeIndication()

模式转换流程：

进入正常通信模式：
- App → ComM → CanSM → CanIf → CanTrcv
- CanTrcv_SetOpMode(CANTRCV_TRCVMODE_NORMAL)
- 设置硬件，完成后通知：CanIf_TrcvModeIndication()
进入低功耗模式：
- App → ComM → CanSM → CanIf → CanTrcv
- 先切换到待机：CanTrcv_SetOpMode(CANTRCV_TRCVMODE_STANDBY)
- 再切换到睡眠：CanTrcv_SetOpMode(CANTRCV_TRCVMODE_SLEEP)
- 每次切换完成后通知：CanIf_TrcvModeIndication()

唤醒场景（POLLING模式）：

周期性检查唤醒：
- CanTrcv_MainFunction()定期执行
- 读取唤醒标志状态
唤醒处理流程：
- 检测到唤醒→CanTrcv_CheckWakeup()→EcuM_SetWakeupEvent()
- EcuM→ComM→CanSM→CanIf→CanTrcv
- 切换回正常模式：CanTrcv_SetOpMode(CANTRCV_TRCVMODE_NORMAL)

部分网络（选择性唤醒）场景：

启用部分网络功能：
- CanSM→CanIf→CanTrcv_SetPNActivationState(PN_ENABLED)
- 配置唤醒帧ID和数据掩码
选择性唤醒处理：
- 收发器接收到匹配的唤醒帧
- 设置唤醒标志→CanTrcv.CheckWakeFlag()→CanIf_CheckTrcvWakeFlagIndication()
- CanIf→CanTrcv_ClearTrcvWufFlag()→CanIf_ClearTrcvWufFlagIndication()