今天介绍PduR模块的下层模块—CANTP模块。
1 CANTP的位置和作用
CanTp是PduR和CANIf模块之间的模块，如图1所示。CANTp模块的主要作用是对CAN I-PDU进行分段和重新组装，使得I-PDU的长度不大于8个字节，对CAN FD而言，CAN I-PDU不大于64个字节。
PduR模块将AUTOSAR COM和 DCM的I-PDU部署到不同的通信协议上。通过I-PDU标识符路由到不同的网络系统类型（例如CAN、LIN和FlexRay）。PduR还决定是否必须使用传输协议。最后，在没有速率转换的情况下，实现网关功能。
CanIf提供了平等的机制来访问CAN总线通道，不管控制器芯片存在于内部还是外部。从CAN控制器的位置，提取ECU的硬件布局和CAN驱动器的数量。因为CanTp只处理传输协议帧(即SF、FF、CF和FC PDU)，根据N-PDU ID, CANIf必须将I-PDU转发给CanTp或PduR，图1中也展示得也很清晰。
根据AUTOSAR BSW架构，CanTp提供以下服务：
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数据在传输方向的分割;
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按接收方向重新组装数据;
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控制数据流;
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检测错误分割会议。
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传输取消
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AUTOSAR决定将BSW模块规范建立在现有标准的基础上，所以，AUTOSAR CAN传输层规范是基于汽车领域最常用的国际标准ISO15765。ISO 15765描述了两个适用的CAN传输层规范：OEM增强型诊断：采用ISO 15765-2；OBD诊断：采用ISO15765-4。
虽然CAN传输协议主要用于车辆诊断系统，但它也被开发用于处理来自其他基于CAN的需要传输层协议系统的需求。
CanTp模块提供用于分割、流控传输和消息重新组装的服务。它的主要目的是发送和接收可能适合也可能不适合一个CAN帧的消息。不适合一个CAN帧的消息被分割成多个部分，这样每个部分都可以在一个CAN帧中传输。
2 连接和相互关系
在AUTOSAR架构中，传输协议将用于传输诊断(例如OBD和UDS协议)和AUTOSAR COMI-PDU。因此，CanTp模块能够同时处理多个连接，即多个分段并行会话。
同时连接的最大数量通过静态配置实现。这种配置对生成的代码的复杂性和资源消耗（CPU、ROM和RAM）有重要的影响，因为资源必须为并发访问保留，例如Rx和Tx状态机，用于处理N-PCI数据的变量等。
为了可以同时接收或发送I-PDU，每个N-SDU标识符将通过配置好的CanTp”连接通道“进行内部路由。由于“连接通道”不能从外部访问，所有传输N-SDU所需的信息都将链接到的N-SDU标识符，比如“连接通道”号、超时、寻址格式等。
根据元数据配置，N-SDU可以作为定义N_AI的特定连接，也可以作为通用连接，其中N_TA、N_SA和N_AE在运行时不同，而N_TAtype、MType和寻址格式是静态定义的。AUTOSAR通信栈支持周期模式和事件触发模式。因此，每个通信层都可以通过不同的机制接收来自下层的信息，并将信息传播到上层。
为了优化通信栈，AUTOSAR限制了CANTp的缓冲能力。因此，CanTp将N-SDU有效载荷直接从上层(DCM、COM或PDUR在1:1 TP路由的情况下)复制到CAN驱动程序，反之亦然。为了保证数据的一致性，上层会遵循以下规则:
图2 发送层的相互关系
在运行时，CAN传输模块必须具有管理传输连接所需的所有信息。因此，应该静态配置以下属性:
- CAN N-SDU的数目
- 每个CAN N-SDU的唯一标识符
- 每个CAN的通信方向N-SDU (Tx或Rx)
- 每个连接的寻址格式(普通、扩展、混合11位、普通固定或混合29位)，根据寻址格式，另外:对于使用带有元数据的N-SDU的通用连接，可以省略静态寻址信息。
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Mixed 29 bit：N_TA, N_SA, N_AE
关联的CAN L-SDU标识符，每个CAN N-SDU标识符，如果需要(多帧分割会话)，CAN L-SDU标识符用于传输CAN FC N-PDU经典CAN帧和CAN FD帧
3 帧类型
CanTp提供四种帧类型对网络层数据进行解析。分别是单帧（Signle Frame），首帧（Frist Frame），连续帧（Consecutive Frame），流控帧（Flow Control）。
图3 四种帧类型
对于未分段的数据（一个CAN报文能发送完成）CanTp提供了协议的优化实现，将数据长度嵌入在PCI字节中，单帧一般是传输不分段数据和用于建立数据传输请求。
2.首帧
首帧用于传递不能单帧传输数据的第一帧数据，接收方接收到首帧后，应返回流控帧告知接收能力，同时做好接收多帧的准备。
3.连续帧
连续帧应在首帧之后发送，接收节点一旦收到连续帧，应将全部数据组装完成。
图4 发送多帧接口调用
图5 接收多帧接口调用
4.流控帧
流控帧的作用是调节连续帧的发送速率，流控帧应包含帧的控制信息：FS，BS，STmin。在收到首帧后就应返回流控帧，告知发送方当前接收状态以及接收能力。
其中，BS（Block Size）：发送的数据量。
STmin（Separation Time Min）：多帧间的最小间隔时间。
FS（Flow Status）有三种状态：
4 上下层服务
4.1 为上层提供的服务
CAN传输层使用PDUR的回调函数来复制传输数据，确认传输，发起接收，复制接收到的数据，指示接收到的消息，关键函数如下：
PduR_CanTpRxIndication()
PduR_CanTpStartOfReception ()
PduR_CanTpCopyRxData ()
PduR_CanTpCopyTxData ()
PduR_CanTpTxConfirmation()
初始化和关机
通信服务
CANTp模块有两个内部状态：CANTP_OFF和 CANTP_ON。
如图6中，下电后CANTp为CANTP_OFF状态，在该状态下，允许更新CANTp的配置。CANTp通过CanTp_Init()成功初始化后，状态切换到CANTP_ON。只有在CANTP_ON的状态下，可以对CAN I-PDU进行分段和重新组装。CanTp_Init()将对模块的所有全局变量进行初始化，并将所有传输协议连接设置为CANTP_ON的子状态，在这个子状态（状态为CANTP_RX_WAIT和CANTP_TX_WAIT）中，分段传输和分段接收都处于进行中。
如果启用了CanTp模块的开发故障检测，则在调用CanTp_Init函数之前，当PDUR或CAN接口层尝试使用任何函数(CanTp_GetVersionInfo除外)时，CanTp模块将引发一个错误(CANTP_E_UNINIT)。
如果全局状态是CANTP_ON，CanTp模块会被调用，CanTp_Init会返回默认状态(状态= CANTP_ON，但是传输和接收正在进行中)。如果在CanTp模块处于全局状态CANTP_ON时调用CanTp_Init，则CanTp模块将释放所有当前连接。函数CanTp_Shutdown将正常停止CanTp模块。
图6 CAN TP的生命周期
传输操作cantp_transmission()将允许上层使用CAN传输协议(分段、扩展地址格式等)请求数据传输。函数cantp_transmission()是异步的。接收到发送请求后，如果N-SDU传输完成(成功或失败)，CanTp模块会通知到上层。
当然，CANTp允许上层取消正在进行的传输。比如，由于要接收其他更高优先级的诊断协议，CANTp可以取消诊断传输。这一特性通过静态配置参数CanTpTc来激活。发送取消通过调用cantp_canceltransmission()函数来触发。
在调用服务cantp_canceltransmission()之后，该连接上的传输将被中止。需要注意的是，PduR_CanTpTxConfirmation()函数在E_NOT_OK值时，传输将被取消。
4.2 为下层提供的服务
CAN传输层使用CAN接口的以下服务来传输CAN N-PDUs:
根据通信栈的AUTOSAR规范，CAN传输层向CAN接口提供以下两个回调函数:CanTp_TxConfirmation()和CanTp_RxIndication()。
CanIf模块调用传输确认函数，通知CAN传输层CanTp请求的CAN帧传输是否成功执行。L-PDU标识符与调用相关联，以便识别相应的传输。当超过最大时间(等于N_As)没有收到发送确认时，CanTp模块将中止相应的会话。在收到TxConfirmation之前，N-PDU对于其他并发会话仍然不可用，不管成功与否。
对于确认调用，CanTp模块应提供函数CanTp_TxConfirmation()。当使用结果E_NOT_OK调用CanTp_TxConfirmation()时，CanTp将中止corrensponding会话。
CanIf模块调用接收指示函数，通知CanTp模块接收到新的CAN N-PDU帧(即传输协议帧)。接收指示可以根据CanIf配置在中断服务（ISR）中执行。对于接收指示，CanTp模块应提供cantp_rxspecification()。
CAN传输层的内部操作，为了实现”在单个CAN帧或多个CAN帧中传输消息“的目标，提供了基本的机制来执行。CAN传输层的整个行为将被事件触发，这样CanTp就可以直接处理来自PDUR N-SDU的传输。
当接收到SF或FF N-PDU时，CanTp模块使用PduR_CanTpStartOfReception函数通知上层PDUR接收。上层将预留并锁定一个缓冲区来接收N-SDU。
CanTp使用PduR_CanTpStartOfReception()的参数TpSduInfoPtr向PduR提供FF/SF的内容。接收到的数据链路层数据长度(RX_DL)由CAN帧PDU(CAN_DL)的第一个有效载荷长度派生而来，具体:
- 对于小于或等于8字节的CAN_DL值，RX_DL值应该是8。
- 对于大于8字节的CAN_DL值，RX_DL值等于CAN_DL值。
5 API函数
关于CAN TP模块中的函数，这里就不展开介绍了，后续有机会串讲完整通讯过程时，再展开。主要的API函数包括：
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CanTp_Init
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CanTp_ GetVersionInfo
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CanTp_Shutdown
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CanTp_Transmit
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CanTp_CancelTransmit
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CanTp_CancelReceive
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CanTp_ChangeParameter
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CanTp_ReadParameter
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CanTp_MainFunction
CanTp是AUTOSAR通信栈中负责网络解析的模块。从上到下，CANTp负责对CAN I-PDU进行分段和重新组装；从下到上，负责接收CanIf层传输的N-PDU数据解析成I-PDU数据，并传递给PDUR模块。CanTp只处理传输协议帧，即单帧，首帧，连续帧，流控帧。同时，CANTp层，只支持事件触发模式。
缩略词：
CAN Communication Matrix：CAN通信矩阵，用来描述完整的CAN网络，包括：涉及的CAN节点；CAN PDU的定义（ID和数据长度DLC）；PDU的发送和接收信息。
Physical Channel：物理通道。代表CAN网络的接口，不同CAN硬件单元的不同物理通道可以访问不同的网络。
DCM：Diagnostic Communication Manager，诊断通信管理
COM IF：communicationinterface modules，通讯接口模块
Communication Transport：通讯传输
I-PDU Multiplexer：I-PDU多路复用
DLC：Data LengthCode，描述SDU长度的CAN信息。
I-PDU： Interaction Layer Protocol Data Units，交互层协议数据单元。
L-PDU：Data LinkLayer Protocol Data Unit，数据链接层的协议数据单元，包含标识符（ID）, 数据长度（DLC）和数据（L-PDU）
L-SDU：Data LinkLayer Service Data Unit数据链接层服务数据单元，它其中的数据传输到L-PDU中。
N-SDU：CAN传输层的服务数据单元。其中的数据传输到N-PDU中。
PDU Router：协议数据单元路由。将I-PDU从一个模块传递到另外一个模块，PDU Router可以用于网关运行或内部路由。
I-PDU group：I-PDU组 是COM模块中相同方向(即发送或接收)的I-PDU的任意集合。
Dem：DiagnosticEvent Manager，诊断事件管理
作者简介：
Demu，传统汽车电控向智能驾驶转变的汽车人。从事发动机控制器系统工程师和软件工程师多年，有丰富的ECU系统和软件设计经验。欢迎大家一起留言交流，共同进步。
