AutoSar CP 通信服务核心—Com模块详解

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在AUTOSAR Classic Platform (CP) 中， Com模块 （Communication模块）是负责实现 应用层与通信栈之间的接口 。它主要管理与通信相关的数据传输，并确保应用层数据通过CAN、LIN、FlexRay、以太网等通信总线正确传输。

Com模块的主要功能

信号的处理和映射：
- Com模块负责将应用层的信号映射到PDU（Protocol Data Unit，协议数据单元），并将接收到的PDU解析回应用层的信号。
- 信号可以是标量、数组，甚至是复合数据类型，Com模块对这些不同类型的数据提供相应的打包和解包功能。
信号组：
- Com模块还支持信号组的概念，可以将多个信号组合在一起作为一个单元来进行处理，以提高效率。
数据的传输和接收：
- Com模块通过调用底层的PDU Router（PduR模块），将打包好的PDU发送给下层的通信接口模块（如CAN、LIN、FlexRay等）。
- 接收到的PDU也通过PDU Router传递给Com模块进行解包。
定期传输：
- Com模块能够为周期性数据传输提供支持，确保在预定义的时间间隔内发送和接收消息。
事件驱动传输：
- 支持基于事件触发的数据传输，当某个信号的值发生变化时，会触发数据传输。
数据更新通知：
- 当通信总线接收到新的数据时，Com模块会通知应用层数据已更新。
缓冲管理：
- 对于需要发送和接收的数据，Com模块提供缓冲区以便进行数据存储和管理。
信号网关

也就是针对单个信号进行处理和转发。通过信号网关，系统可以实现信号从一个网络到另一个网络的透明转发，而不必对整个PDU（Protocol Data Unit）进行处理。信号网关可以将不同总线之间的信号转发。例如，将来自CAN总线的信号转发到LIN总线或Ethernet网络。

Com模块的配置

AUTOSAR CP中的Com模块通常通过AUTOSAR工具链进行配置。典型的配置包括：

定义应用层信号及其属性（如数据类型、大小、发送周期等）。
映射应用层信号到PDU。
定义通信接口和相关参数，如信号的刷新率、延迟时间等。

与其他模块的交互

PduR模块：Com模块通过PduR模块与具体的总线通信模块（如CanIf、LinIf）交互，完成PDU的发送与接收。
应用层模块：Com模块直接与RTE (Run-Time Environment)进行交互，应用层通过RTE调用Com模块的API来发送和接收信号。

应用举例

应用层通过Com模块接收CAN报文

在AUTOSAR CP中，Com模块接收CAN信号的过程大致可以分为以下几个步骤：CAN Driver接收CAN报文，通过CAN Interface（CanIf）、PDU Router（PduR）模块传递给Com模块，最终由Com模块解包，将信号传递给应用层。

注意：报文与信号的不同，一条CAN报文可能包含很多个信号，当Com模块接收到CAN报文，会将报文解析出对应的信号传递给应用层。比如ID为123的CAN报文组成 报文（Message）与不同颜色的Signals

假设：

我们要接收一个CAN报文，其中包含三个信号：
- Signal_A（1字节）
- Signal_B（2字节）
- Signal_C（4字节）
报文通过CAN总线接收后，Com模块需要从PDU中提取出这三个信号并传递给应用层。

CAN Driver接收CAN报文

CAN控制器接收到CAN总线上的报文，并通过CAN Driver 模块处理。CAN Driver会将收到的CAN报文放入缓冲区，并通知上层CAN Interface（CanIf）。

void CanIf_RxIndication(Can_HwType* Mailbox, PduInfoType* PduInfoPtr)

在此函数中，PduInfoPtr包含了接收到的CAN报文数据。CanIf_RxIndication负责将收到的CAN报文传递给PDU Router（PduR）。

CanIf模块传递PDU

CanIf模块会根据接收的CAN报文的ID，查找与其对应的PDU ID，并将数据传递给**PDU Router（PduR）**模块。

PduR_CanIfRxIndication(PduId, &PduInfo);

PduId：与接收到的CAN报文相关联的PDU ID。
PduInfo：包含接收到的CAN报文数据（即PDU）。

PDU Router传递给Com模块

PduR模块 根据PDU ID，找到相应的接收路径，将PDU传递给Com模块进行解包处理。

Com_RxIndication(PduId, &PduInfo);

PduId：对应于此报文的PDU ID。
PduInfo：包含接收到的PDU数据。

Com模块解包PDU并更新信号

Com模块在接收到PDU后，按照预先配置好的信号映射，将PDU中的数据解包为各个信号。

Signal_A从PDU的第0字节解包。
Signal_B从PDU的第1和第2字节解包。
Signal_C从PDU的第3到第6字节解包。

void Com_RxIndication(PduIdType PduId, const PduInfoType* PduInfoPtr) {
// 从PDU中提取信号值
uint8_t Signal_A = PduInfoPtr->SduDataPtr[0]; // 提取第0字节
uint16_t Signal_B = (PduInfoPtr->SduDataPtr[1] << 8) | PduInfoPtr->SduDataPtr[2]; // 提取第1、2字节
uint32_t Signal_C = (PduInfoPtr->SduDataPtr[3] << 24) |
(PduInfoPtr->SduDataPtr[4] << 16) |
(PduInfoPtr->SduDataPtr[5] << 8) |
PduInfoPtr->SduDataPtr[6]; // 提取第3-6字节
```
  // 更新信号值到信号缓存
  Com_UpdateSignal(Signal_A_ID, Signal_A);
  Com_UpdateSignal(Signal_B_ID, Signal_B);
  Com_UpdateSignal(Signal_C_ID, Signal_C);
```
}

在这个过程中，Com模块会将解包后的信号值存入内部缓存，并根据配置，可能会向应用层触发数据更新通知。

Com模块通知应用层

如果信号配置了通知回调函数，当信号值更新时，Com模块会调用该回调函数通知应用层数据已更新，应用层可以随时获取最新的信号值。

void Com_UpdateSignal(SignalIdType SignalId, SignalType SignalValue) {
    // 更新信号值
    Com_SignalBuffer[SignalId] = SignalValue;
    // 如果信号配置了更新通知回调，则调用回调函数通知应用层
    if (Com_SignalCallback[SignalId] != NULL) {
        Com_SignalCallback[SignalId](SignalValue);
    }
}

应用层通过Com模块的API可以随时获取最新的信号值，例如：

Com_ReceiveSignal(Signal_A_ID, &value_A);
Com_ReceiveSignal(Signal_B_ID, &value_B);
Com_ReceiveSignal(Signal_C_ID, &value_C);

应用层通过Com模块发送CAN报文

在AUTOSAR CP中，Com模块负责将应用层的信号打包成CAN报文，并通过底层的通信模块（如CAN Interface，CAN Driver）将报文发送到CAN总线。整个过程涉及信号处理、PDU打包、路由传输等步骤。

假设：

CAN报文包含三个信号：
- Signal_A（1个字节）
- Signal_B（2个字节）
- Signal_C（4个字节）
这些信号映射到一个PDU，最终封装成CAN报文，并通过CAN总线发送出去。

信号定义与配置

在AUTOSAR的配置工具中，工程师需要预先定义好CAN报文和其包含的信号：

Signal_A：1 byte
Signal_B：2 bytes
Signal_C：4 bytes 这些信号将映射到一个CAN PDU中。

信号映射到PDU的配置:

Signal_A从第0字节开始，占用第0字节。
Signal_B从第1字节开始，占用第1和第2字节。
Signal_C从第3字节开始，占用第3到第6字节。

应用层更新信号

在应用层，RTE（Run-Time Environment）调用Com模块的API来更新信号值。假设应用层代码更新了三个信号的值：

Com_SendSignal(Signal_A_ID, &value_A);
Com_SendSignal(Signal_B_ID, &value_B);
Com_SendSignal(Signal_C_ID, &value_C);

在调用这些API时，Com模块将会缓存这些信号的值，等待触发条件（如周期性或事件驱动）发送报文。

信号打包成PDU

当满足发送条件时（例如：周期性发送，或某个信号更新导致触发发送），Com模块会将这些信号按照配置打包成一个PDU。

打包过程：

Signal_A的值被放置在PDU的第0字节。
Signal_B的值被放置在PDU的第1、2字节。
Signal_C的值被放置在PDU的第3-6字节。

PDU最终被组装成如下形式：

PDU = [Signal_A | Signal_B | Signal_C]
PDU = [0xAA | 0xBBBB | 0xCCCCCCCC]  // 假设Signal_A=0xAA, Signal_B=0xBBBB, Signal_C=0xCCCCCCCC

PDU发送到PDU Router（PduR）

Com模块完成PDU的打包后，通过PduR模块 进行路由，将打包好的PDU传递给下层的CAN Interface模块（CanIf）。

PduR_ComTransmit(PduId, &PduInfo);

PduInfo包含了PDU的数据和长度。

PDU传递给CAN Interface模块（CanIf）

PduR模块将PDU传递给CanIf模块，CanIf模块根据PDU ID将PDU映射到具体的CAN报文（CAN Message）。

CanIf_Transmit(CanTxPduId, &CanPduInfo);

在这一步，CanIf模块会根据配置的CAN ID和PDU内容构建CAN报文，将数据放入CAN控制器的发送缓冲区。

CAN Driver发送CAN报文

CanIf模块调用底层CAN Driver模块，CAN Driver模块负责通过CAN控制器将报文发送到CAN总线。

Can_Write(CanTxPduId, &CanPduInfo);

最终，CAN报文如下：

CAN Message = [CAN ID | Data]
Data = [0xAA | 0xBBBB | 0xCCCCCCCC]  // 打包好的信号数据

该报文通过CAN总线发送给其他节点。

通过这种模块化的方式，AUTOSAR CP的Com模块确保了应用层数据可以按照预定义的方式正确发送到CAN总线，并解耦了应用层和底层通信协议的复杂性。

对于应用层来讲，无需关注底层如何实现，只需要将对应的信号传递给Com，对于底层来讲，无需关注应用层如何解析，只需要提供原始的CAN报文（Message）,极大提高了开发效率!