CAN網(wǎng)絡(luò)通信矩陣

文章目錄：

• 1. CAN通信矩陣是什么

• 2. CAN通信矩陣內(nèi)容

• 3. Motorola格式和Intel格式

• 3.1 Intel格式

• 3.2 Motorola格式

• 4. 報(bào)文發(fā)送類型

• 5. RollingCounter和CheckSum

1. CAN通信矩陣是什么

• CAN總線是一種通信形式，其協(xié)議僅規(guī)定了數(shù)據(jù)鏈路層和物理層標(biāo)準(zhǔn)，想了解具體的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，可以閱讀文章：通信總線協(xié)議之CAN總線詳解，通信總線之CAN-FD總線協(xié)議詳解
• 也就是說協(xié)議字段中的具體傳什么ID、傳什么數(shù)據(jù)是由使用者自己定義的，這些ID段以及數(shù)據(jù)內(nèi)容規(guī)定一般由主機(jī)廠OEM自主來進(jìn)行分配，分配好之后一般會形成一個.xls格式的表格，這個表格就是CAN通信矩陣
• CAN通信矩陣(CAN Communication Matrix) ：通常由整車廠完成定義，定義了車輛網(wǎng)絡(luò)中的各個ECU節(jié)點(diǎn)需要接收和發(fā)送的報(bào)文信息，各個ECU節(jié)點(diǎn)遵循該通訊矩陣，完成信息的交互和共享
• OEM制定CAN通信矩陣一般都是使用excel表格來完成，但是沒有統(tǒng)一的格式標(biāo)準(zhǔn)；在實(shí)際軟件開發(fā)測試中，會使用CAN工具來完成CAN通信矩陣數(shù)據(jù)的收發(fā)工作，基于excel文件數(shù)據(jù)難以實(shí)現(xiàn)自動讀取不同格式的數(shù)據(jù)內(nèi)容，因此行業(yè)為CAN通信矩陣規(guī)定了一種統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)文件DBC文件，后期會詳細(xì)介紹

2. CAN通信矩陣內(nèi)容

• CAN通信矩陣是將信號、消息和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間的相互關(guān)系以表格形式顯示，由整車廠完成定義，車輛網(wǎng)絡(luò)中的各個節(jié)點(diǎn)需要遵循該通訊矩陣才能完成信息的交互和共享

• 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn) ：一般一個汽車控制器作為一個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)
• 消息 ：一個控制器會發(fā)出多個幀報(bào)文，每幀報(bào)文稱為消息
• 信號 ：標(biāo)準(zhǔn)CAN一幀報(bào)文長度為1 - 8 byte， 大多為8byte，即64bit ，CAN FD最大長度為64byte；因此一幀報(bào)文可以包含多個信號

• 通信矩陣基本內(nèi)容包括：

• 報(bào)文信息

  

• 控制器名稱 ：控制器ECU名稱
• 報(bào)文名稱 ：每個報(bào)文消息規(guī)定的名字
• 報(bào)文ID ：唯一標(biāo)識報(bào)文的ID號，一般規(guī)定ID范圍為0x00 - 0x7FF
• 報(bào)文發(fā)送類型 ：分為周期報(bào)文，事件報(bào)文，周期事件報(bào)文，使能周期發(fā)送
• 報(bào)文周期 ：周期報(bào)文的發(fā)送周期值
• 長度  ：報(bào)文字節(jié)長度

• 信號定義 ：

  

• 信號名稱：信號英文名稱，一般命名：ECUName_MessgeName，ECUName為發(fā)送節(jié)點(diǎn)的名字簡寫，MessgeName為具體的報(bào)文名稱
• 信號描述：信號中文名稱描述
• 信號類型：信號的數(shù)據(jù)類型，比如布爾類型Boolean，無符號 Unsigned，有符號Signed
• 信號長度：信號的長度，即占多少個bit 位的長度
• 字節(jié)次序 ：規(guī)定信號的大小端位置和布局layout，有Motorola格式和Intel格式
• 起始字節(jié)位置：起始位所在的字節(jié)序號
• 起始位位置：信號起始位所在的bit位置編號
• 精度/偏移量：描述信號值如何轉(zhuǎn)變成信號物理值，計(jì)算公式：真實(shí)物理值 = 信號值 * 精度 + 偏移量
• Range范圍 ：信號數(shù)值的范圍
• 信號單位 ：信號數(shù)值的單位，比如可為：m ，km
• 信號值描述：信號數(shù)值含義
• 初始值：信號默認(rèn)的初始值
• 無效值 ：信號無任何含義的無效值狀態(tài)
• 備注：信號備注內(nèi)容

3. Motorola格式和Intel格式

• 以一個8byte的報(bào)文為例，8byte即為64個bit位，會將每一個bit位編號為0 - 63，信號起始位數(shù)值即為起始位位置所在的編號值，信號長度表示從起始位開始，連續(xù)占用的bit位長度
• 根據(jù)具體的布局安排，以及數(shù)據(jù)的大小端規(guī)定，可以分成Motorola格式和Intel格式

  

3.1 Intel格式

• Intel格式規(guī)定的布局安排規(guī)定示例如下，起始位位置規(guī)定了位于64bit（編號0-63）具體的那個位置，如下示例起始位置為12；信號長度規(guī)定了從起始位編號位置開始，連續(xù)占用的bit位長度，如下示例信號長度為12
• Intel格式字節(jié)布局規(guī)定是，每個byte中從低bit位向高bit位填充，字節(jié)從低字節(jié)向高字節(jié)填充

  

3.2 Motorola格式

• Motorola格式字節(jié)布局規(guī)定是，每個byte中從低bit位向高bit位填充，字節(jié)從高字節(jié)向低字節(jié)填充
• 起始位表示信號的大小端規(guī)定不同，又可以分成 Motorola MSB格式 和 Motorola LSB格式
• Motorola MSB格式布局示例如下，起始位位置表示的是大端位置

  
• Motorola LSB格式布局示例如下，起始位位置表示的是小端位置

  
• 此外需要注意，如果信號的數(shù)據(jù)類型是有符號類型Signed，則最高位的bit位表示的為符號位，0表示正，1表示負(fù)

4. 報(bào)文發(fā)送類型

• 報(bào)文發(fā)送類型可分為：周期，事件，周期事件，使能周期

  

• 周期 ：報(bào)文按照固定的周期發(fā)送，例如周期為100ms，則每隔100ms發(fā)送一幀報(bào)文
• 事件 ：當(dāng)事件觸發(fā)后，發(fā)送出數(shù)據(jù)報(bào)文，一般規(guī)定連續(xù)發(fā)送3幀，間隔20ms
• 周期事件 ：周期和事件的結(jié)合，報(bào)文以周期時間發(fā)送每幀報(bào)文，當(dāng)某個事件信號觸發(fā)后，按照事件的形式立馬發(fā)送出來，之后恢復(fù)到固定周期發(fā)送
• 使能周期 ：報(bào)文以周期時間發(fā)送每幀報(bào)文，當(dāng)某個事件觸發(fā)后并且達(dá)到下一個發(fā)送周期時，這個時刻按照事件發(fā)送，一般規(guī)定連續(xù)發(fā)送3幀，間隔20ms

• 周期事件報(bào)文中的事件信號，在實(shí)際應(yīng)用中，有事件保持和事件不保持兩種

• 事件保持 ：觸發(fā)信號發(fā)送后，信號一直保持之前的狀態(tài)
• 事件不保持 ：觸發(fā)信號發(fā)送后，信號恢復(fù)到默認(rèn)值狀態(tài)

例如：一個狀態(tài)信號規(guī)定，0 : 默認(rèn)    1：狀態(tài)一    2：狀態(tài)二 事件保持方式：狀態(tài)一觸發(fā)后，發(fā)送狀態(tài)一信號值1，之后此信號值一直保持為1 事件不保持 ：狀態(tài)一觸發(fā)后，發(fā)送狀態(tài)一信號值1，之后此信號值恢復(fù)到默認(rèn)值0，事件狀態(tài)不保持

5. RollingCounter和CheckSum

• 有些報(bào)文規(guī)定了兩個特殊的信號：RollingCounter信號 和 CheckSum信號

  
• RollingCounter信號 ：滾動計(jì)數(shù)值，例如示例信號從0 - 15，循環(huán)滾動，每發(fā)送一幀報(bào)文，該信號值累加1
• CheckSum信號 ：檢驗(yàn)值，基于某種校驗(yàn)算法，將報(bào)文數(shù)據(jù)進(jìn)行加密處理，加密算法一般使用的是CRC算法
• 作用：為CAN報(bào)文添加安全加密屬性，保護(hù)CAN報(bào)文信號數(shù)據(jù)

對于添加了RollingCounter和CheckSum的報(bào)文，測試中需要按照規(guī)定發(fā)送這兩個信號值，開發(fā)測試中常遇到過這一類報(bào)文信號不響應(yīng)的問題