[AUTOSAR通信] - CanIf模块解读

发布时间：2025-07-14 浏览数：359

概述

CanIf模块在AUTOSAR架构中位于底层CAN驱动（CanDrv）与上层通信服务模块（如PduR、CanNm、CanTp等）之间实际上就是在Can驱动的基础上再次封装了一层，供上层统一使用，如下图所示：

其主要功能包括：

实现Pdu数据的收发，为上层模块与底层驱动间通信提供对应的收发接口；
实现CAN控制器模式的控制，通过上层模块下发模式切换请求对应修改控制器模式；

实现Pdu模式控制，通过上层模块下发通道模式切换请求对应修改Pdu模式。

关于Pdu详细概念，建议跳转查看：

AUTOSAR 通信栈中的 PDU：L-PDU、N-PDU、I-PDU及数据流

功能描述

在介绍CanIf相关功能前，我们首先来理解几个概念：Hardware Object Handles（HOH）、Hardware Transmit Handles（HTH）和Hardware Receive Handles（HRH）。

HOH：是CAN中邮箱的数据结构抽象，它包括CanId、DataLength（数据长度）和数据等CAN帧相关信息。
HRH：是HOH中的一种，用于引用一个CAN控制器邮箱的接收Handle（句柄）。一个HRH可以通过配置为FullCan类型用于接收一个特定的CanId或者配置为BasicCan类型用于接收范围内的一组CanId。

HTH：是HOH中的一种，用于引用一个CAN控制器邮箱的发送Handle（句柄）。
Full CAN：一个HOH只能接收或者发送一个CAN报文（或者说一个L-PDU），HOH可以配置成HTH或者HRH。

Basic CAN：一个HOH接收或者发送多个CAN 报文（或者说多个L-PDU），HOH可以配置成HTH或者HRH。

HOH实质就是存放收/发CAN报文信息的RAM区，该区域可以按需所取，也就是说：根据项目的情况（收/发的CAN报文数目），配置Message RAM使用的空间，实际工程，建议全部使用。Message RAM就好比一块蛋糕，总大小是一定的，你能吃多少，就切多少。

下图体现了CanIf与硬件对象句柄的映射路径：

数据接收功能

如果在CAN总线中接收到符合配置的CAN帧，CanDrv通过调用CanIf的CanIf_RxIndication ()接口，将接收到CAN报文数据组装成Pdu数据向上层模块传递并在上层模块中进行评估和处理，上层模块不能直接操作或访问CanDrv的缓冲区。

HRH标识CAN硬件接收句柄，接收CAN帧。在CanDrv中调用CanIf_RxIndication()，指示接收到CAN帧后，CanIf将依据接收CAN帧的HRH配置（FullCan或BasicCan）匹配到对应的Pdu，根据配置进行不同处理。

FullCan：HRH接收到的为特定的CAN帧，CanDrv中调用CanIf_RxIndication()时得到标准的Pdu，该Pdu将在CanIf中依据配置的CanId进行判断是否为FullCan。为FullCan则进行数据长度检查，检查当前接收Pdu是否是一个完整的CAN数据帧。校验通过后CanIf通过CanIfRxPduUserRxIndicationUL,CanIfRxPduUserRxIndicationName两个配置参数识别是否配置了目标上层模块，若配置上层模块将该Pdu数据传递至指定模块中。在传递过程中CAN硬件接收句柄序号会被锁定，直到复制到上层模块缓冲区中结束后立即释放。
BasicCan：HRH依据配置的CanId范围（硬件过滤）接收到的CAN帧，CanDrv中调用CanIf_RxIndication()时得到标准的Pdu，该Pdu将在CanIf中依据配置的CanId范围进行判断是否为需要接收的Pdu（软件过滤）。若为需要接收Pdu则进行数据长度检查，检查当前接收Pdu是否是一个完整的CAN数据帧。校验通过后CanIf通过CanIfRxPduUserRxIndicationUL、CanIfRxPduUserRxIndicationName两个配置参数识别是否配置了目标上层模块，若配置上层模块将该Pdu数据传递至指定模块中。在传递过程中CAN硬件接收句柄序号会被锁定，直到复制到上层模块缓冲区中结束后立即释放。

CanIf的数据接收流程如下所示：

再来看一下Pdu接收的函数接口调用流程，这里还是以中断模式为例：

当CanController接收到数据触发接收中断后，先判断是否需用临时缓冲区进行数据规范化并做相应处理，接着CanIf模块通过CanIf_RxIndication函数接收数据，进行软件过滤、L - PDU分配等操作，再经User_RxIndication函数指示给用户层，期间依情况进行数据复制，最后CanController验证硬件对象并准备接收下次中断。

数据传输功能

CanIf的发送请求函数CanIf_Transmit()是上层模块请求发送Pdu的通用接口。如果CanDrv能够将PDU数据写入CAN硬件传输对象中，则发起的传输请求成功完成。上层模块通过调用CanIf_Transmit ()来发起一个发送请求。

CanIf_Transmit()对PDU发送前执行以下操作:

检查CanIf的发送状态（控制器模式、Pdu通信模式）
当使用多个CanDrv时，匹配对应的CanDrv
根据配置找到对应的CAN硬件传输对象HTH
调用CanDrv的Can_Write()

在CanIf收到上层模块的发送请求后，函数CanIf_Transmit()通过PduId找到对应的HTH邮箱，并调用函数Can_Write()。

若发送成功，CanDrv将调用CanIf_TxConfirmation()通知CanIf模块，当前发送数据成功发送可以发送下一个Pdu数据。CanIf将接收到的通知通过配置中的<User TxConfirmation>(User：上层模块)参数，通知到上层模块可继续请求发送下一个Pdu数据。
若发送失败，且Pdu未配置发送缓冲，则CanIf_Transmit()将返回E_NOT_OK；若启用了发送缓冲，将本次发送的Pdu数据存储在缓冲区CanIfTxBuffer中，CanIf_Transmit()也会返回E_OK值，CanIf通过CanIf_TxConfirmation()回调处理未完成的发送，使上层无需重新提出传输请求，在CanIf_TxConfirmation()中再次处理发送后，若仍未成功，将依据CanIf中相关处理方式（如丢弃或插入缓冲中待HTH空闲时重新发送等）进行不同操作。

CanIf的数据发送流程如下所示：

传输过程的函数调用关系如下图：

发送完成后，底层驱动会调用上层通知函数通知上层发送完成，以便上层进一步处理，整个流程如下图所示：

设置控制器模式

在CanIf中无论是接收还是发送，都需要对控制器模式进行控制,控制器共有如下四种状态：

CANIF_CS_UNINIT：控制器未初始化，需将控制初始化后进行后续操作
CANIF_CS_STOPPED ：控制器处于停止状态，接收和发送操作无法进行

CANIF_CS_STARTED：控制器处于启动状态，可以进行接收和发送操作
CANIF_CS_SLEEP：控制器处于睡眠状态，在唤醒前无法接收和发送操作，唤醒后可以继续进行接收和发送操作

在初始完成后，控制器模式处于STOPPED状态，无法进行接收和发送操作。但上层模块可通过调CanIf_SetControllerMode()接口请求更改CAN控制器状态。上层模的请求通过CanIf经过CanDrv的特定API传递到指定的CAN控制器。CanIf通过调用函数CanIf_SetControllerMode()或CanIf_ControllerBusOff()接受每个状态转换请求。CanIf不决定CAN控制器请求的模式转换是否有效。CanIf仅通过获取当前模式和执行请求的模式转换来与CanDrv交互确定当前控制器状态，仅提供一个桥梁的工作。

CanIf设置控制模式如下图所示：

设置Pdu通道模式

在CanIf中Pdu的接收和发送除受控制器模式影响外，还受Pdu通信模式控制，只有当控制模式处于CANIF_CS_STARTED时才允许更改Pdu通道模式，不同模式下Pdu的通信能力如下：

CANIF_OFFLINE：关闭Pdu通道，不允许进行Pdu的接收与发送操作
CANIF_ONLINE：开启Pdu通道，允许进行Pdu的接收与发送操作

CANIF_TX_OFFLINE：开启发送Pdu通道关闭Pdu接收通道，允许进行Pdu的发送但不允许接收Pdu
CANIF_TX_OFFLINE_ACTIVE：模拟成功传输

在初始化期间，CanIf应该将每个通道切换到CANIF_OFFLINE。CanIf通过调用CanIf_GetPduMode()提供关于当前Pdu通道模式的信息

对于切换到CANIF_OFFLINE模式的物理通道，CanIf应该：

防止将相关L-PDU的传输请求CanIf_Transmit()转发给CanDrv。
清除相应的CanIf传输缓冲区。

防止调用上层模块的接收通知回调服务。
防止调用上层模块的传输确认回调服务。

如果底层调用CanIf_SetControllerMode()或CanIf_ControllerBusOff()，则CanIf应将相应通道的PDU通道模式设置为CANIF_TX_OFFLINE。

对于切换到CANIF_ONLINE模式的物理信道，CanIf应该：

允许将相关L-PDU的传输请求CanIf_Transmit()转发到CanDrv。
支持调用上层模块的接收指示回调服务。

允许调用上层模块的传输确认回调服务。

如果CanIfTxOfflineActiveSupport为TRUE，CanIf提供通过CANIF_TX_OFFLINE_ACTIVE模式来模拟成功传输。对于每个被分配到CANIF_TX_OFFLINE_ACTIVE模式信道的pdu CanIf会立即调用上层模块的传输确认回调服务，而不是在调用CanIf_Transmit()时将Pdu缓冲或转发到CanDrv。

Pdu通道模式转化如下图所示：