AutoSar Com模块

up up day2023-09-06 17:48

文章目录

  • Com模块功能
  • 通信传输控制
  • [整体 communication 结构](#整体 communication 结构)
  • [Signal 发送流程](#Signal 发送流程)
  • [Signal 发送时序图](#Signal 发送时序图)
  • [Signal 接收流程](#Signal 接收流程)
    • [接收信号的 UpdateBit](#接收信号的 UpdateBit)
  • [Signal 接收时序图](#Signal 接收时序图)
  • [Com_TxPduInfo / Com_RxPduInfo、Com_PduGrpVector 数据来源](#Com_TxPduInfo / Com_RxPduInfo、Com_PduGrpVector 数据来源)
  • [Com_TxSigGrpInfo / Com_RxSigGrpInfo](#Com_TxSigGrpInfo / Com_RxSigGrpInfo)
    • [1. Signal Group 概念](#1. Signal Group 概念)
    • [2. Com_TxSigGrpInfo / Com_RxSigGrpInfo](#2. Com_TxSigGrpInfo / Com_RxSigGrpInfo)
  • I-PDU、N-PDU、L-PDU关系

Com模块功能

Com 模块为汽车控制单元中的应用软件提供了一个统一的通信环境， 为内部和外部通信定义了公共的软件通信接口， 增强了汽车控制单元中应用软件模块的可移植性。

通信传输控制

Com 模块控制 I-Pdu 数据的接收和发送， 在系统网络状态激活以后可由 BswM 或 CDD 模块调用 Com 提供的 Com_IpduGroupControl 服务函数控制 I-PduGroup 是否需要激活， 只有在 I-PduGroup 的状态为激活 状态时， 对应的 I-Pdu 才能进行数据的接收和发送。

通信传输控制主要实现以下功能点：

  1. 可将 I-Pdu 按照不同的功能或者不同的通道划分到不同的 I-PduGroup 中， 在启动 I-PduGroup 时对应该组内的所有 I-Pdu 才能进行数据的接收和发送。
  2. 可通过调用 Com_IpduGroupControl 服务函数将信号缓存数据设置为初始值。
  3. 可通过调用 Com_SetIpduGroup 服务函数控制单个 I-PduGroup 的激活状态。
  4. 可通过调用 Com_ClearIpduGroupVector 服务函数将所有的 I-PduGroup 状态设置为未激活状态， 停止报文的接收和发送处理。

整体 communication 结构

communication 自上到下，数据的传递过程是:

ASW --> RTE--> COM --> PDUR --> CANTP --> CAN Interface --> CAN Driver --> CAN controller --> CAN transceiver --> CAN BUS Line

  1. Com 模块获取应用层的信号（Signal），经一定处理封装为 IPDU（Interaction Layer Protocol Data Unit）发送到 PduR 模块；

  2. PduR 根据路由协议中所指定的 I-PDU 目标接收模块，将接收到的 I-PDU 经一定处理后发送给 CanIf ；PduR 也可以将部分I-PDU 发送给 CAN TP 模块，处理之后再发送给 CANIf ；

  3. CanIf 将信号以 L-PDU （Data Link Layer Protocol Data Unit）的形式发送给 CAN 驱动模块；

  4. CAN 驱动模块将 Message 报文发送给 CAN controller；

  5. CAN controller 与外部硬件的 CAN transceiver（CAN 收发器) 进行 CAN 报文的收发；

  6. 外部硬件 CAN 收发器-- CAN Transceiver Hardware主要工作内容为，接收 CAN bus 上的网络信息（通常叫做 CAN Frame）相关的信号电平并将其转化为逻辑信息电平转发给CAN Controller , 接收从CAN Controller 传输过来的逻辑电平信息并将其转化为信号电平传从到 CAN bus 上。CAN Transceiver 有两条线，一条连CAN 总线的高电平，一条低电平；

Signal 发送流程

以 NeuSar 为例，梳理 signal 更新发送流程：

  1. 在 NeuSar 中，每一个 signal 都有一个 buffer 用来存储数据
  2. 调用 Rte_Write_XXX_XXX 更新 RTE Signal 的全局变量，并调用 Com 层接口
  3. 调用 Com_SendSignal(SignalId, SignalDataPtr) -> Com_SendSignal_Process(SignalId, SignalDataPtr) ; 将需要发送的信号值，保存到相应 signal 的 buffer 中
  4. task 中周期调用 Com_MainFunctionTx(void) -> Com_PduTxProcess(com_astPdu) ，在 Com_PduTxProcess 中根据 PDU 的发送触发方式，进行相应处理
  5. 以 周期 触发为例，调用 Com_PduPeriodicTxProcess(PduInfo, PduCycle) -> Com_PduCycleSend(PduInfo, PduCycle) -> Com_OnePduSend(PduInfo) -> Com_PduTxSetVal(PduInfo) ，调用 Com_PduTxSetVal ( PduInfo ) 把信号值放入 PDU 中(Com_TxPduInfo[txSigInfoPtr->acPduId].dataraw 这个指针指向存储 PDU 数据的地址)
  6. 调用 PduR_ComTransmit(PduId, PduInfo) -> PduR_UpTransmit(PduId, PduInfo) -> PduR_Route_LoTransmit(dstPduPtr, pduInfoPtr) ，在调用 PduR_Route_LoTransmit 中，根据路由通道不同，可以选择 CanIf 或者 CanTp 两种方式。
  7. 以 CanTp 为例：CanTp_Transmit(CanTpTxSduId, CanTpTxInfoPtr) -> CanTp_Transmit_WithData(CanTpTxSduId, CanTpTxInfoPtr, ErrorId), 在 CanTp_Transmit_WithData 函数中，将 I-PDU 数据封装成 N-PDU 数据（增加 帧类型、长度、目的地址等信息）
  8. CanTp_TxStateTask(CanTpTxSduId, TRUE:代表使用数据) ， 调用 CanTp_TxStateTask 发送数据，根据 CAN 类型不同，选择 Can 2.0 或者 CanFd，继续封装 N-PDU 信息
  9. CanIf_Transmit(CanIfTxSduId, CanIfTxInfoPtr) -> CanIf_Transmit_Process(txPduPtr, pduInfoPtr) -> CanIf_TxQueueFilling(txPduPtr, pduInfoPtr, sduLen, canId) ，在 CanIf_TxQueueFilling 中将待发送的数据写入 Can Driver 的数据缓冲区内
  10. Can Driver 成功发送报文，通过 CanIf_TxConfirmation 函数回调通知 CanIf
  11. CanIf 通过调用 PduR_CanIfTxConfirmation -> PduR_LoTxConfirmation 回调通知 PduR 发送成功
  12. PduR 调用 PduR_Route_UpTxConfirmation -> Com_TxConfirmation 通知 Com 层发送成功
  13. Com 通过发送消息确认来调用 Com_TxPduClearUb_Process 清除更新位。如果该 signal 绑定了回调函数，则执行回调函数，执行相关操作

设置信号的 UpdateBit

Update Bit 为 Com 信号或信号组数据更新位， 在通信矩阵中以一个信号形式存在， 占用 1 个 bit， 当信号数据发送时将 Update Bit 值设置为 1， 发送完成后将 Update Bit 设置为 0。

UpdateBit 作为判断信号或信号组数据是否被更新的标志，可通过配置项 ComUpdateBitPosition 进行配置 UpdateBit 在该 I-Pdu 所在的位置，用户在调用 Com 提供的发送服务接口函数时将信号对应的 Update Bit 设置为更新状态。

信号对应 UpdateBit 的清除， 根据该信号所在的 I-Pdu 配置项 ComTxIPduClearUpdateBit 配置的清除方式进行清除。
UpdateBit 的清除方式如下：

  1. Confirmation： 在 Com 模块调用 PduR 提供的 I-Pdu 发送服务接口函数 PduR_ComTransmit 时， 且收到发送完成确认（Com_TxConfirmation） 后进行清除。
  2. Transmit： 在 Com 模块调用 PduR 提供的 I-Pdu 发送服务接口函数 PduR_ComTransmit 时， 且发送成功后进行清除。
  3. TriggerTransmit： PduR 模块调用 Com 提供的回调函数 Com_TriggerTransmit， 在调用成功后进行清除。

信号的超时处理

Com 发送信号的超时监控， 用于监控信号是否在配置的超时时间内发送完成。 在一个 I-Pdu 内的所有信号如果配置不同的超时监控时间， 则根据该 I-Pdu 内信号配置的最小超时时间进行计算。

I-Pdu 的超时监控在调用 PduR 发送数据服务接口函数时启动， 在接收到发送完成确认后该周期的 I-Pdu 发送超时监控结束， 如果 Com 监控到 I-Pdu 发送超时， 可根据信号配置的 ComTimeoutNotification 回调函数将超时状态通知给 Rte 层。

信号的传输方式

Com 模块可通过 ComTransferProperty 配置项配置发送模式， 详细模式配置如下：

发送模块 PERIODIC(周期) DIRECT(触发) MIXED
PENDING 当用户请求信号的发送时， 不会立即触发对应的 I-Pdu 发送， 只能根据 I-Pdu 配置的发送周期进行周期性发送。
TRIGGERED I-Pdu 进 行 周 期发送 在信号有发送请求时， I-Pdu 会触发发送一次。 如果ComTxModeNumberOfRepetitions配置了重复发送次数， 且配置ComTxModeRepetitionPerio 重复发送周期， 则进行周期触发发送 I-Pdu 进行周期和触发发送
TRIGGERED_WITHOUT_REPETITION I-Pdu 进 行 周 期发送 I-Pdu 只会触发发送一次 I-Pdu 触发发送一次，然后继续按照周期进行发送
TRIGGERED_ON_CHANGE I-Pdu 进 行 周 期发送 当信号数据与上次发送的信号数据的值或长度不同时， 触发发送一次。 如果 ComTxModeNumberOfRepetitions 配置了重复发送次数， 且配置ComTxModeRepetitionPerio 重复发送周期， 则进行周期触发发送 I-Pdu 进行周期和触发发送
TRIGGERED_ON_CHANGE_WITHOUT_REPETITION I-Pdu 进 行 周 期发送 当信号数据与上次发送的信号值或长度不同时， 触发发送一次 I-Pdu 进行周期和触发发送

Signal 发送时序图

时序图较大，查看时可以在图片上右键选择 "在新标签页中打开图片"

Signal 接收流程

以 NeuSar 为例，梳理 signal 接收流程：

  1. Can 驱动模块接收到报文会调用接口 CanIf_RxIndication 通知 CanIf 模块
  2. 在通过所有过滤器和验证检查后，成功接收到发送给 CanIf 的 CAN Rx LPDU ，调用 CanIf_RxIndication_Process 对 PDU 进行解析
  3. CanIf 调用 PduR_CanIfRxIndication -> PduR_LoRxIndication 回调函数，将数据上传到 PduR
  4. 调用 PduR_Route_UpRxIndication ，表示收到下层通信接口模块的 I-PDU。即，当 PduR_<Lo>RxIndication 被调用时，PDU Router 模块将为每个目的上层模块调用 <Up>_RxIndication
  5. 调用 Com_RxIndication ，通知 Com ，表示收到下层通信接口模块的 I-PDU。
  6. 调用 Com_RxIndicationProcess 处理 I-PDU 数据
  7. 调用 Com_RxSignalAnalysis_Process 解析信号，调用 Com_RxSigRead_Normal 获取解析出来的 Signal 值，再根据数据类型调用 Com_RxSigUbInvFilterProcessI8 或其他对应函数将接收到的数据存储在 Com_RxSignalInfo[sigIdx].sigRTEValue 中
  8. 调用 Com_RxSigNotification_Handle 回调函数，通知 RTE 接收完成，更新 RTE 层的 全局变量
  9. 通过 RTE 接口调用 Rte_Read_XXX_XXX 函数，内部再调用 Com_ReceiveSignal -> Com_ReceiveSignal_Process ，将存储在 RX Buff 中 Signal 值赋给 RTE 中的全局变量

接收信号的 UpdateBit

如果接收的信号或者信号组配置有对应的 UpdateBit 数据更新位， Com 先解析对应 UpdedateBit 对应的信号数据， 如果 UpdedateBit 为 1， 代表对应的信号数据有更新并进行解析。

Signal 接收时序图

Com_TxPduInfo / Com_RxPduInfo、Com_PduGrpVector 数据来源

配置 COM 模块，需要导入 DBC 文件

一般来说，一个 DBC 文件中含有多个 Node；一个 PDU 相当于一个 message，而 COM 模块由多少个 PDU ，与导入 DBC 时选择的 Main Node 有关。

以 BMS 节点为例：

该 Node Tx Messages 有10个，Rx Messages 有2个，所以

c 复制代码 
extern CONST(COM_TxPduInfo_st, COM_CONFIG_DATA) Com_TxPduInfo[COM_TXPDU_NUM]; // COM_TXPDU_NUM = 10
extern CONST(COM_RxPduInfo_st, COM_CONFIG_DATA) Com_RxPduInfo[COM_RXPDU_NUM]; // COM_RXPDU_NUM = 10

在 Node 下，Tx Messages 共有 29 个 signal，Rx Messages 共有 4 个 signal，所以

c 复制代码 
extern CONST(COM_TxSignalInfo_st, COM_CONFIG_DATA) Com_TxSignalInfo[COM_TXSIG_NUM];  // COM_TXSIG_NUM = 29
extern CONST(COM_RxSignalInfo_st, COM_CONFIG_DATA) Com_RxSignalInfo[COM_RXSIG_NUM]; // COM_RXSIG_NUM = 4

Com_TxSigGrpInfo / Com_RxSigGrpInfo

1. Signal Group 概念

Com 模块控制 I-Pdu 数据的接收和发送， 在系统网络状态激活以后可由 BswM 或 CDD 模块调用 Com 提供的 Com_IpduGroupControl 服务函数控制 I-PduGroup 是否需要激活， 只有在 I-PduGroup 的状态为激活状态时， 对应的 I-Pdu 才能进行数据的接收和发送。

多个 Signal 可以组成一个 Signal Group。一个 Signal Group 中只能包含同一消息中的 Signal 。

从下面可以看出，信号组和普通信号的图标不同

下面问答参考：https://www.elecfans.com/d/1936426.html

  1. 问题1：什么是Signal Group，为什么要用Signal Group？
  • 答：为了支持复杂数据类型的AUTOSAR概念，AUTOSAR COM提供了信号组的解决方案。AUTOSAR COM模块一致地发送和接收信号组，为复杂数据类型提供必要的一致性。通俗的来讲，Signal Group就是一个IPDU里面的几个Signal的集合，这几个Signal的操作需要保持一致性（也就是如果外部发送方有对这几个数据中一个或多个数据有改动，那么接收方也需要同时更新，比如车道线的一阶参数、二阶参数、三阶参数、常数项是4个不同的Signal，这4个Signal就需要保持一致性，不然到最后仪表上画出来的车道线就会偶发的和实际不一样）。
  1. 问题2：什么是Shadow buffer，Shadow buffer机制为什么能保证数据的一致性？
  • 答：本来COM模块为每个Rx Signal和Rx Signal都设有一个Signal Buffer的，Signal数据的收发都通过这个Signal来实现。如果Signal Group，COM模块为每个Signal Group又额外设置了一片Signal Group Buffer，这片Buffer就是所谓的Shadow buffer。在发送Signal Group的时候，将Signal Group拷贝到IPDU Buffer的时候是原子操作（也就是拷贝前关闭全局中断，拷贝后打开全局中断，保证拷贝过程不被中断干扰）保证了Signal Group数据的一致性。
  1. 问题5：RTE在获取一个Signal时，如果这个Signal属于一个Signal Group，那么Signal的值从Signal的buffer获取还是Shadow buffer获取？
  • 答:从Shadow buffer中获取。

2. Com_TxSigGrpInfo / Com_RxSigGrpInfo

COM_TXGRP_NUM、COM_RXGRP_NUM 分别表示发送和接收信号组的个数

c 复制代码 
extern CONST(COM_TxSigGrpInfo_st, COM_CONFIG_DATA) Com_TxSigGrpInfo[COM_TXGRP_NUM + 1U];
extern CONST(COM_RxSigGrpInfo_st, COM_CONFIG_DATA) Com_RxSigGrpInfo[COM_RXGRP_NUM + 1U];

I-PDU、N-PDU、L-PDU关系

更多参考：https://blog.csdn.net/initiallizer/article/details/130040286

  • L-PDU：对应链路层的PDU，一般来说，我们称接口层(Interface，XX_If)为链路层，比如：CanIf、FlexrayIf等。更确切地说是 Driver和Interface 构成链路层。

  • N-PDU：网络层对应的 PDU，一般来说，我们称传输层(Transport，XX_Tp）为网络层，比如：CanTp、FlexrayTp等。

  • I-PDU：交互层（表示层）对应的 PDU。

XX_If以上模块的信息交互依赖 I-PDU，XX_If 与 XX_Tp模块的交互依赖 N-PDU。

一般来说，小数据传输时，用XX_If；大数据传输时，用XX_Tp。所以，在诊断的多帧传输时，XX_Tp层会将多个N-PDU缓存，直到一个完整的I-PDU接收完，之后通过 PduR送给DCM ，即：I-PDU = n * N-PDU（n是大于1的正整数）。

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