CAN Transport Layer

1. 模块定位

CanTp 位于 PduR 与 CanIf 之间，负责诊断数据在 CAN/CAN FD 上的分段、重组、流量控制和超时管理。

Dcm / Cdd / DoIP
       |
      PduR
       |
     CanTp
       |
      CanIf
       |
     CAN Driver

典型诊断链路：

Tester <-> CAN Bus <-> CanIf <-> CanTp <-> PduR <-> Dcm

核心职责：

• 小数据使用单帧 SF 传输。
• 大数据拆分为 FF + 多个 CF，并在接收端重组。
• 接收端通过 FC 控制发送端的发送节奏。
• 通过 N_As/N_Ar/N_Bs/N_Br/N_Cs/N_Cr 管理时序和超时。
• 通过 PduR 的 TP Buffer API 与上层交换数据。
• 支持 CAN 2.0 和 CAN FD，但该 NeuSAR 版本说明两者不能同时支持。

2. 四种 N-PDU 帧类型

类型	PCI 高 4 bit	用途	关键字段
SF, Single Frame	0x0	一帧即可承载完整 N-SDU	SF_DL
FF, First Frame	0x1	多帧传输的第一帧	FF_DL
CF, Consecutive Frame	0x2	FF 之后承载剩余数据	SN
FC, Flow Control	0x3	接收方控制 CF 发送	FS, BS, STmin

2.1 SF

未分段数据的完整传输。对于经典 CAN，通常用于可在一个 8-byte CAN 帧内完成的诊断数据。PCI 中携带有效载荷长度 SF_DL。

2.2 FF

当 N-SDU 无法由 SF 完成时，发送方先发送 FF：

• FF 携带整包数据长度 FF_DL。
• 接收方检查上层接收 Buffer 是否足够。
• 接收方返回 FC，之后发送方才能继续发送 CF。

2.3 CF

CF 使用 4-bit SN 进行顺序检查：

• FF 后第一个 CF 的 SN = 1。
• 后续逐帧加 1。
• SN = 15 后回绕到 0。
• SN 不连续通常意味着协议错误，当前接收会话应终止。

2.4 FC

FC 格式核心字段：

字段	含义
FS	Flow Status，接收端状态
BS	Block Size，一次允许发送的 CF 数量
STmin	相邻 CF 之间的最小间隔

FS 状态：

• FC.CTS：Continue To Send，允许继续发送。
• FC.WAIT：接收端暂时没有准备好，发送端暂停 CF。
• FC.OVFLW：接收 Buffer 不足，发送端终止本次传输。

BS = 0 表示发送方可连续发送余下 CF，不必在每个 Block 后等待新的 FC。

3. 数据接收流程

3.1 接收 SF

CanIf
  -> CanTp_RxIndication(SF)
  -> PduR_CanTpStartOfReception
  -> PduR_CanTpCopyRxData
  -> PduR_CanTpRxIndication(result)

处理重点：

1. 解析 PCI 和 SF_DL。
2. 请求上层接收 Buffer。
3. Buffer 足够时复制数据。
4. 完成后通知上层成功或失败。

3.2 接收 FF 和 CF

收到 FF
  -> 解析 FF_DL
  -> StartOfReception，检查上层 Buffer
  -> CopyRxData，复制 FF 中的数据
  -> 发送 FC(CTS/WAIT/OVFLW)
  -> 逐帧接收 CF
  -> 检查 SN、BS、总长度和 N_Cr
  -> 必要时再次发送 FC
  -> CopyRxData
  -> RxIndication(E_OK / E_NOT_OK)

关键检查：

• FF_DL 是否超过上层 Buffer。
• CF 的 SN 是否连续。
• 实际累计数据长度是否与 FF_DL 一致。
• 两个 CF 之间是否触发 N_Cr 超时。
• 达到 BS 后是否及时发送下一帧 FC。

3.3 多帧接收被新报文打断

NeuSAR 手册描述的行为：

• 接收多帧期间收到新的 SF：放弃原多帧请求，处理新的 SF。
• 接收多帧期间收到新的 FF：放弃原请求，开始处理新的 FF，并返回对应 FC。

这类行为必须纳入诊断并发和异常报文测试，尤其要确认上层是否收到原会话失败通知，以及资源是否完整释放。

4. 数据发送流程

4.1 发送 SF

Upper Layer
  -> PduR_CanTpTransmit
  -> CanTp_Transmit
  -> PduR_CanTpCopyTxData
  -> CanIf_Transmit(SF)
  -> CanTp_TxConfirmation
  -> PduR_CanTpTxConfirmation(result)

CanTp_Transmit() 接收的是发送请求。实际发送完成是异步的，最终结果由 PduR_CanTpTxConfirmation() 通知上层。

4.2 发送 FF 和 CF

Transmit request
  -> 发送 FF
  -> 等待 FC，监控 N_Bs
  -> FC.CTS: 更新 BS / STmin
  -> 按 STmin 发送 CF，监控 N_As / N_Cs
  -> 达到 BS 后重新等待 FC
  -> 最后一帧确认后通知上层

收到 FC 后：

• CTS：读取 BS 和 STmin，继续发送。
• WAIT：暂停发送，并受 WFTmax 等限制。
• OVFLW：放弃本次发送，向上层报告失败。

5. 六个关键定时参数

可以按“谁在等待谁”记忆：

参数	角色	监控对象	常见触发点
N_As	发送方	本端 CAN 帧发送确认	调用 CanIf_Transmit 后
N_Ar	接收方	本端 FC 发送确认	接收方发送 FC 后
N_Bs	发送方	等待对端 FC	发送 FF 或一个 Block 后
N_Br	接收方	准备并请求发送下一 FC	收到 FF 或达到 BS 后
N_Cs	发送方	准备并请求发送下一 CF	已获准继续发送时
N_Cr	接收方	等待对端下一 CF	发送 FC CTS 或收到前一 CF 后

供应商工具约束：

• 六个超时参数范围：0.001 s 至 65.535 s。
• CanTpMainFunctionPeriod 范围：0.001 s 至 0.255 s。
• N_Ar、N_As、N_Bs、N_Cs 等不能小于主函数周期。
• 实际 OS 调度周期必须与 CanTpMainFunctionPeriod 一致，否则计时精度和协议行为会偏离配置。

实践建议：配置值必须覆盖 MainFunction 调度抖动、CanIf 排队、总线仲裁延迟和上层 Buffer 处理时间。不要只按协议理论最小值配置。

6. 关键配置项

6.1 General

配置项	作用	注意事项
CanTpChangeParameterApi	开启 CanTp_ChangeParameter	用于动态修改 BS/STmin
CanTpDevErrorDetect	开启 DET	开发阶段建议开启
CanTpPaddingByte	Padding 内容	范围 0x00..0xFF
CanTpReadParameterApi	开启 CanTp_ReadParameter	读取 BS/STmin
CanTpVersionInfoApi	开启 CanTp_GetVersionInfo	非必需功能
CanTpMainFunctionPeriod	主函数周期	必须匹配 OS Task 周期

6.2 Rx N-SDU

配置项	作用
CanTpBs	接收方允许发送端一次发送的 CF 数
CanTpNar	N_Ar
CanTpNbr	N_Br + N_Ar 的性能约束
CanTpNcr	N_Cr
CanTpRxAddressingFormat	CANTP_STANDARD 或 CANTP_EXTENDED
CanTpRxNSduId	CanTp 内部 Rx N-SDU ID
CanTpRxTaType	CANTP_FUNCTIONAL 或 CANTP_PHYSICAL
CanTpRxWftMax	允许的 FC.WAIT 最大数量
CanTpSTmin	接收端要求的 CF 最小间隔
CanTpRxMsgType	CANTP_CAN20 或 CANTP_CANFD
CanTpRxNSduRef	引用接收 PDU，连接 CanIf/PduR 路由

6.3 Tx N-SDU

配置项	作用
CanTpNas	N_As
CanTpNbs	N_Bs
CanTpNcs	N_Cs + N_As 的性能约束
CanTpTxAddressingFormat	标准或扩展寻址
CanTpTxNSduId	CanTp 内部 Tx N-SDU ID
CanTpTxPaddingActivation	发送 Padding 开关
CanTpTxTaType	功能或物理寻址
CanTpTxMsgType	CAN 2.0 或 CAN FD
CanTpTxNSduRef	引用发送 PDU，连接 PduR/CanIf 路由

手册中 CanTpTxPaddingActivation 的枚举文字说明存在疑似反向描述，同时示例又说明 CANTP_ON 为启用。项目中应以生成代码、供应商 release note 和实测报文为准。

7. PduR 与 PDU 引用关系

正常诊断路径：

CanIf -> CanTp -> PduR -> Dcm

配置核对原则：

1. CanTpRxNSduRef 与对应 CanIfRxPduRef 应指向同一接收 PDU。
2. PduR 的 PduRSrcPduRef 必须与源模块使用的 PDU 引用一致。
3. PduRDestPduRef 必须与目标模块的 PDU 引用一致。
4. CanTp 在 PduR 中配置为 Lower Module 和 Transport Protocol。
5. Dcm 为 Upper Module，并使用 Transport Protocol API。
6. CanIf 是 Communication Interface 类型的 Lower Module。
7. ID 名称相似不代表引用正确，必须检查实际 Ecuc PDU reference。

典型问题：

• Rx 能进 CanIf，但 CanTp 无回调：检查 CanIf RxPdu 到 CanTp RxIndication 的 User/Target 配置。
• CanTp 收到数据，但 Dcm 无请求：检查 PduR Source/Destination PDU 引用及模块类型。
• CanTp_Transmit 返回成功但总线无报文：检查 CopyTxData、CanIf TxPdu 引用和 Tx Confirmation 路径。
• 多帧停在 FF：检查 FC 是否正确路由到对应 Tx N-SDU，以及 N_Bs 是否超时。

8. 常用 API 与回调

API	类型	用途
CanTp_Init	同步	初始化模块；该实现中通常传 NULL_PTR
CanTp_Shutdown	同步	关闭模块并释放资源
CanTp_Transmit	异步请求	请求发送一个 N-SDU
CanTp_CancelTransmit	同步	取消发送
CanTp_CancelReceive	同步	取消接收
CanTp_ChangeParameter	同步	修改 BS 或 STmin
CanTp_ReadParameter	同步	读取 BS 或 STmin
CanTp_MainFunction	周期函数	处理状态机和超时
CanTp_RxIndication	CanIf 回调	通知收到 CAN N-PDU
CanTp_TxConfirmation	CanIf 回调	通知 CAN N-PDU 发送完成

主要 PduR TP API：

• PduR_CanTpStartOfReception
• PduR_CanTpCopyRxData
• PduR_CanTpRxIndication
• PduR_CanTpCopyTxData
• PduR_CanTpTxConfirmation

9. 错误与调试

9.1 Development Errors

错误	值	含义
CANTP_E_INIT_FAILED	0x04	初始化失败
CANTP_E_UNINIT	0x20	模块未初始化
CANTP_E_INVALID_TX_ID	0x30	Tx PDU ID 无效
CANTP_E_INVALID_RX_ID	0x40	Rx PDU ID 无效

9.2 Runtime Errors

错误	值	含义
CANTP_E_PARAM_ID	0x02	BS 或 STmin 参数错误
CANTP_E_PARAM_POINTER	0x03	空指针
CANTP_E_RX_COM	0xC0	接收通信错误
CANTP_E_TX_COM	0xD0	发送通信错误

9.3 推荐调试顺序

1. 确认 CanTp_Init() 已执行，MainFunction 正在按配置周期运行。
2. 在 CanIf 回调处确认 PDU ID、DLC 和原始 Payload。
3. 检查 CanTp 是否正确识别 SF/FF/CF/FC。
4. 记录会话状态、SN、BS、STmin 和六个 Timer。
5. 检查 PduR Buffer API 返回值，特别是 BUFREQ_E_BUSY、BUFREQ_E_NOT_OK。
6. 检查 CanIf_Transmit() 返回值和 TxConfirmation 是否回调。
7. 检查最终的 RxIndication/TxConfirmation 是否通知上层。
8. 对照工具生成的 PDU ID，避免把配置索引、Handle ID 和 CAN ID 混为一谈。

10. CAN FD 注意事项

• 有效 CAN FD DLC 对应长度为 8, 12, 16, 20, 24, 32, 48, 64。
• 接收长度不在有效集合内时，该实现会拒收。
• 若引用 CanIf PDU，可通过 CanIfTxPduCanIdType 的 STANDARD_FD_CAN 或 EXTENDED_FD_CAN 判断为 CAN FD。
• 若引用 EcuC PDU，手册说明 PduLength = 64 时识别为 CAN FD。
• Padding、单帧长度编码和 CAN FD 8-byte 模式必须结合供应商实现验证。

11. NeuSAR V3.0 实现限制

该版本手册明确列出的主要限制包括：

• 仅支持半双工，不支持全双工。
• 不支持 Post-Build 更新。
• 不支持 Generic Connection 和基于 Metadata 的动态 ID。
• 不支持并发连接及连接资源独立化等相关标准能力。
• 不支持部分扩展/混合寻址功能要求。
• 不支持部分 Padding 检查和错误处理要求。
• 不支持若干 CanIf_Transmit(E_NOT_OK)、CopyTxData(BUSY/NOT_OK) 后的标准行为。
• API 形式与 AUTOSAR 规范无偏离，但功能语义仍需结合“功能偏离表”评估。

因此，在设计评审和测试中不能只检查 API 是否存在，还要验证标准条目是否由当前供应商实现支持。

12. 集成检查清单

初始化与调度

• CanIf 在 CanTp 之前初始化。
• CanTp_Init(NULL_PTR) 已执行。
• OS Task 周期等于 CanTpMainFunctionPeriod。
• 六个超时参数均不小于可接受的调度粒度。

PDU 路由

• Rx/Tx N-SDU ID 唯一且与生成代码一致。
• CanIf、CanTp、PduR、Dcm 的 PDU Reference 成对匹配。
• RxIndication 和 TxConfirmation 回调已连接。
• PduR 模块类型选择正确。

协议参数

• 物理寻址和功能寻址配置符合诊断矩阵。
• 功能寻址仅用于允许的 SF 请求场景。
• BS、STmin、WFTmax 与 ECU Buffer 和任务负载匹配。
• Padding 开关和 Padding Byte 与 Tester 一致。
• CAN 2.0/CAN FD 类型与 CanIf PDU 配置一致。

测试用例

• SF 正常收发。
• FF + CF 正常收发。
• BS 为 0 和非 0。
• STmin 边界值。
• SN 错误、重复、丢帧和回绕。
• FC.WAIT、FC.OVFLW、WFTmax 超限。
• N_As/N_Ar/N_Bs/N_Br/N_Cs/N_Cr 分别超时。
• Buffer 不足、BUSY、NOT_OK。
• 多帧过程中被新 SF 或 FF 打断。
• 非法 DLC 和 Padding 异常。
• Bus-off、TxConfirmation 丢失和取消请求。

13. 快速记忆

SF: 一帧结束
FF: 告诉对方总长度，并等待 FC
FC: 告诉发送方能否发、一次发多少、发多快
CF: 按 SN 顺序发送剩余数据
 
As/Ar: 本地帧发送确认
Bs/Br: Flow Control
Cs/Cr: Consecutive Frame
s: sender side
r: receiver side

再整理

下面按 ISM_Diag_Response_km_qjS 这个诊断响应 PDU 展开。重点是：配置层各模块引用同一个 EcuC PDU；运行时由 PduR 在 Dcm 和 CanTp 之间转发数据。

flowchart LR
    subgraph CFG["配置关系（ARXML）"]
        DCM_CFG["Dcm<br/>DcmDslProtocolRows / CANFD_km_qjS<br/>DcmDslProtocolTx"]
        ECUC_PDU["EcuC PDU<br/>ISM_Diag_Response_km_qjS"]
        PDUR_CFG["PduR 路由<br/>源模块：Dcm<br/>目的模块：CanTp"]
        CANTP_CFG["CanTp<br/>CanTpTxNSdu<br/>ISM_Diag_Response_km_qjS"]
        CANIF_CFG["CanIf Tx PDU 配置"]

        DCM_CFG -->|"DcmDslProtocolTxPduRef"| ECUC_PDU
        PDUR_CFG -->|"PduRSrcPduRef / PduRDestPduRef"| ECUC_PDU
        CANTP_CFG -->|"CanTpTxNSduRef"| ECUC_PDU
        CANIF_CFG -->|"同一 PDU 的 CanIf Tx 配置"| ECUC_PDU
    end

    subgraph RUN["运行时数据与确认"]
        DCM["Dcm"]
        PDUR["PduR"]
        CANTP["CanTp"]
        CANIF["CanIf"]
        BUS["CAN 总线"]

        DCM -->|"PduR_DcmTransmit：发送响应"| PDUR
        PDUR -->|"CanTp_Transmit"| CANTP
        CANTP -->|"分段 / 组帧后发送"| CANIF
        CANIF --> BUS

        CANTP -.->|"PduR_CanTpCopyTxData：取响应数据"| PDUR
        PDUR -.->|"Dcm_CopyTxData"| DCM

        CANIF -.->|"发送确认"| CANTP
        CANTP -.->|"PduR_CanTpTxConfirmation"| PDUR
        PDUR -.->|"Dcm_TpTxConfirmation"| DCM
    end

    ECUC_PDU -. "配置关联到运行时路由" .-> PDUR