【AUTOSAR技术详解】CanIf组件的核心概念与工作机制

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【AUTOSAR技术详解】CanIf组件的核心概念与工作机制

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CSDN

https://blog.csdn.net/a571338923/article/details/144791855

在汽车电子领域，AUTOSAR（Automotive Open System Architecture）是一种广泛使用的开放式系统架构标准，用于规范汽车电子软件的开发。其中，CanIf（CAN Interface）组件作为通信硬件抽象层的重要组成部分，负责处理CAN（Controller Area Network）数据的收发和模式控制。本文将详细介绍CanIf组件的核心概念、工作机制及其在实际应用中的配置和使用。

前言

本文基于S32K312芯片和Vector提供的CBD包，通过DaVinci Configurator工具进行配置，深入解析CP AUTOSAR架构下的CanIf组件。CanIf组件位于Communication Hardware Abstraction层，是Can Driver的接口层，主要负责MCU的CAN数据收发、模式控制，并被上层CanTp、Dcm、CanNm等组件调用。

上图为CP AUTOSAR CAN网络架构。

一、核心概念

（一）L-SDU、L-PDU、L-PDU Handle

L-SDU（Link Service Data Unit）：CAN数据链路层的服务数据单元，是L-PDU中的一个字段。
L-PDU（Link Protocol Data Unit）：CAN数据链路层的协议数据单元，由Identifier（标识符）、DLC（数据长度码）、L-SDU组成。
L-PDU Handle：L-PDU句柄，由CanIf定义并提供。

（二）CanHardwareUnit、CanController、CanTransceiver、PhysicalChannel

PhysicalChannel：CAN物理通道，表示CAN网络的接口。MCU的某一组CAN TX和RX引脚与CanTransceiver相连，CanTransceiver再与总线上的CANH和CANL相连，形成一段CAN驱动的物理通道。同一个CAN硬件单元的不同物理通道可以访问不同的CAN网络。
CanTransceiver：CAN收发器，通常是一个芯片，负责将MCU的数字信号转换为CAN总线上的电平信号。
CanController：CAN控制器，一个CAN控制器连接一个CAN物理通道，负责数据的收发、波特率设置等。MCU通常包含多个CAN控制器。
CanHardwareUnit：CAN硬件单元，由一个或多个CAN控制器和一个或多个CAN邮箱组成，可以是片上也可以是外部设备。例如，车辆中某一段CAN网络连接的ECU就是一个CAN硬件单元。

（三）HardwareObject、HOH、HTH、HRH

HardwareObject：Can驱动程序的硬件对象，定义为CAN硬件单元内的CAN RAM的消息缓冲区。硬件对象包含控制器、CAN邮箱、帧类型、过滤器等属性。
HOH（Hardware Object Handle）：硬件对象句柄，由Can驱动程序定义和提供，一个HOH代表一个硬件对象。
HTH（Hardware Transmit Handle）：硬件传输句柄，由Can驱动程序定义和提供，一个HTH能代表一个或多个发送类别的硬件对象。
HRH（Hardware Receive Handle）：硬件接收句柄，由Can驱动程序定义和提供，一个HRH能代表一个或多个接收类别的硬件对象。

二、CanIf与其他组件的关系

上层组件进行CAN收发不会直接调用Can驱动程序，而是通过CanIf的接口进行收发。因此，CanIf需要有策略或算法来确定要发送接收的CANID对应的是Can驱动里的哪个HTH或HRH。

CanIf的上层组件包括PduR、CanNm、CanTp、CanSm、EcuM、CanTsyn、J1939Tp、J1939Nm、Xcp等。CanIf在EcuM里进行初始化，CanSm调用CanIf的控制器管理。CanIf的下层组件则有Can、CanTrcv。

三、CanIf发送缓冲区和优先级反转

CanIf组件里的每个L-PDU支持带有发送缓冲区。当CanIf_Transmit()调用Can_Write()时，如果返回BUSY且CanIfBufferSize不为0，表示Can驱动里的HTH还没发送完，此时会把当前的L-PDU存到发送缓冲区里。等到该HTH发送完调用CanIf_TxConfirmation()时，如果发现发送缓冲区有数据，会再次调用Can_Write()发送缓冲区里的数据。

如果Can驱动里的HTH被多个L-PDU引用，且多个L-PDU的数据在缓冲区待发送，CanIf会根据L-PDU的CANID优先级决定先发送哪一个。更新发送缓冲区时，需要通过Can_EnableControllerInterrupts()或Can_DisableControllerInterrupts()形成临界区，确保更新过程不被打断。

如果发送缓冲区已满，新的数据会覆盖旧的数据来填充缓冲区。FullCan类型的Pdu没有发送缓冲区。

当低优先级的CAN消息因为HTH占用而未发送，而高优先级的CAN消息请求发送时，会发生内部优先级反转。Vector的代码里可以启用Controller Driver Tx Cancellation，当发生这种情况时，CanIf将调用Can驱动层的发送取消函数，取消低优先级的请求，如果当前缓冲区空闲，则将放置缓冲区里否则丢弃，这样高优先级的消息请求便会排在前面。

四、CanIf接收过滤

如果多个L-PDU共享同一个HRH，当HRH接收到数据时，会先判断收到的报文ID是否在预设范围内（CanIfHrhRangeRxPduLowerCanId和CanIfHrhRangeRxPduUpperCanId）。如果在范围内，再通过滤波算法（如linear search、table search、hash search）寻找对应的L-PDU。如果没有对应的L-PDU，则退出CanIf_RxIndication()；找到对应的L-PDU后，会进入该L-PDU上层组件的指示函数。