Crc校验在CAN报文中的实际应用介绍:

Crc在报文传输过程中的实际应用如下(在汽车中,Crc一般是对8个字节进行校验,目前我接触到的是这样):

ECU-A和ECU-B之间进行CAN报文的传输,双方规定ECU-A发出的0x123报文为64个字节,该报文中的Byte1-Byte7要进行Crc校验,校验结果放到Byte0中,Alivecounter为Byte7的低四位(范围为0-14)。其余的Byte8-Byte64不进行校验。校验范围如下图所示

因此,ECU-A往CAN总线发出这帧报文之前,要对每帧报文的Alivecounter按照0-14进行不断自增、循环。然后进行Crc校验并把校验结果存放到这帧报文的Byte0中,最后通过CAN总线发出这帧报文数据。

ECU-B接收到这帧报文后,由于Byte8-Byte64不在校验范围内,因此接收到这帧报文后这个范围内的数据可以直接使用。但Byte0-Byte7为校验范围,因此ECU-B按照双方规定好的Crc算法对Byte1-Byte7进行校验,校验结果跟接收到的Byte0进行对比,若对比结果一致,则使用这帧报文的Byte1-Byte7的数据,否则丢弃这些数据。

这就是Crc算法在CAN报文中的具体使用。


E2E和Crc的区别

接下来就是Autosar的E2E(End-to-End,可以理解为数据从一个ECU传到另一个ECU)。

刚开始接触的时候,我总没搞明白所谓的E2E和CRC到底有啥区别,因为在开发过程中,只关心两件事:Checksum计算是否正确、Counter的值是否按照要求进行递增并循环。

后来在不断的学习和深入开发的才知道:

Crc仅仅是一个校验算法

E2E是Autosar官方定义的标准,它包含了Crc算法、要求了Counter的值如何进行递增、并在Counter出错时会记录对应的错误状态等等。


讲完了上面这些东西,你应该对E2E有一个最简单的了解了。概况来说,其实就是校验。但Autosar标准定义的E2E并没有那么简单。下面,我用开发一帧接收报文的E2E功能慢慢来讲(发送的没啥讲的,就是发送前填充一下Checksum和Counter的值)。

需求:对接收到的长度为8个Byte的0x1AA报文开发E2E功能。

告诉你这个之后,还必须告诉你一些E2E的具体需求,没有这些你是无法开发的。(因为汽车上多个节点进行通讯,如果使用E2E功能的话,那么必须各个节点E2E需求保持一致,否则各个节点用的算法都不一样,这还校个啥。)

好了,E2E的具体需求释放给你了,如下:

算法:使用Autosar标准下的Profile01

Counter Offset(Bit):56

ChecksumOffset(Bit):0

Data ID Mode:DataID Both

Data ID:0x01AB

Max Delta Counter Init: 2

Sync Counter Init: 1

Max No New Or Repeatd Data: 14

我们一个一个来解释这些都是些什么东西,有什么用。


Counter Offset(Bit):56,ChecksumOffset(Bit):0。

对于这两个就很容易懂了,如下图,就是Checksum和Counter的位置在报文的什么地方


Data ID Mode

DataID的模式,共有四种模式可选:

E2E_P01_DATAID_BOTH
E2E_P01_DATAID_ALT
E2E_P01_DATAID_LOW
E2E_P01_DATAID_NIBBLE

那么,DataID是什么东西呢?

以E2E_P01_DATAID_BOTH为栗子。

首先,我们要知道,DATAID_BOTH,就是DataID为两个字节,且高字节叫做DataIDHigh,低字节为DataIDLow。

根据我们目前这个需求,DataID为0x01AB(即DataIDHigh = 0x01,DataIDLow=0xAB),E2E校验的范围为Byte1-Byte7(Byte0用来存计算结果Checksum的值)。

由于Byte1-Byte7共7个Byte,在校验的过程的中会把报文的Byte1-Byte7提取出来,放到一个新的数组里,新的数组长度为2+7=9(DataID长度+数据长度)。如数组的名字为Data[9]。则,Data[0] =DataIDLow(即0xAB),Data[1] =DataIDHigh(即0x01),Data[2]-Data[8]为报文的Byte1-Byte7。

最后把整理好的Data数据进行算法计算。


Max Delta Counter Init:

关于这个参数,官方解释如下:

简单来说就是说最大容忍Counter的间隔(,因为Counter是按1递增的,因此这参数即最大容忍丢失帧数)。正如它的例子说:如果MaxDeltaCounterInit配置为1,那么当在接收到上一帧的Counter为1的时候(下一帧若counter为2就不说了,因为Counter为2即没有丢帧),下一帧可以接收counter为3,但不能counter为4。因为1与3直接差了一帧(也就是丢失一帧了)。1与4直接已经差了2帧(也就是丢失两帧了),所以Counter为4不在容忍范围内了。

转换成直观的例子:

①如连续接收到的报文Counter分别为:1、3、4、5、6、7。那么Counter值为3时,虽然中间缺失了一帧(Counter值为2的帧),但在容忍范围内。

②如连续接收到的报文Counter分别为:1、8、9、10、11、12。那么Counter值为8时,中间缺失了不止一帧,因此不在容忍范围内。


Sync Counter Init:

官方解释如下:

关于这个参数,我们需要在后面讲E2E返回状态为E2E_P01STATUS_SYNC的时候才能反过来讲明白。


对于E2E参数,官方图形解释如下:

使用Vector工具配置报文E2E的各个栗子如下:

好了,其实讲到目前为止,你对这些参数应该还是明白的云里雾里。但要彻底明白这些参数是什么东西,有什么具体作用,需要知道接收到报文后进行E2E校验产出的东西——E2E状态


E2E状态:

接收到含E2E报文后,对E2E报文的检查结果就会有对应的E2E状态供应用层读取,应用层根据E2E状态决定接收到的数据是否使用,并根据E2E状态记录相关的故障,如Checksum校验错误故障等。

typedef enum {        E2E_P01STATUS_OK = 0x00,        E2E_P01STATUS_NONEWDATA = 0x1,        E2E_P01STATUS_WRONGCRC = 0x2,        E2E_P01STATUS_SYNC = 0x03,        E2E_P01STATUS_INITIAL = 0x4,        E2E_P01STATUS_REPEATED = 0x8,        E2E_P01STATUS_OKSOMELOST = 0x20,        E2E_P01STATUS_WRONGSEQUENCE = 0x40} E2E_P01CheckStatusType;

E2E_P01STATUS_WRONGCRC:

接收到的E2E报文Checksum验证失败。比如E2E算法、或DataID的值、或E2E校验的范围配置得跟需求不符合,各个节点计算没统一起来,都会导致Checksum验证失败。

E2E_P01STATUS_SYNC:

出现这个状态共有两种情况(假设MaxDeltaCounterInit配置为1,SyncCounterInit配置为2):

①初始化阶段。

初始化,即上电后从没有接收到该报文。假设现在上电后接收到如下连续报文Counter分别为:2、3、4、5、6。那么Counter为3、Counter为4的时候,就是同步阶段。E2E状态为:E2E_P01STATUS_SYNC。

②出现Counter值状态为E2E_P01STATUS_WRONGSEQUENCE之后。

即上一帧接收到Counter的值超过了MaxDeltaCounterInit。然后当前接收到Counter的值为正常。如接收到的连续报文的Counter值分别为:0、4、5、6、7、8。因此当Counter值为4时,E2E状态为E2E_P01STATUS_WRONGSEQUENCE。由于SyncCounterInit配置为2,E2E状态在Counter值为5、Counter值为6时,都为同步状态。E2E_P01STATUS_SYNC。

E2E_P01STATUS_INITIAL:

初始化阶段。即上电后就没接收到E2E报文。E2E就会持续保持初始化状态。

E2E_P01STATUS_REPEATED:

接收到的E2E报文Counter值重复。如接收到的连续报文的Counter值分别为:2、2、3、4、4、5。则,在接收到Counter值为第二个2时,E2E状态为E2E_P01STATUS_REPEATED。

E2E_P01STATUS_OKSOMELOST:

接收到的E2E报文连续两帧之间的Counter差值大于1(Counter差值为1时,即Counter正常,如:0、1、2、3、4),但小于MaxDeltaCounterInit。(简单来说,就是前后连续两帧报文的Counter值不是连续的,但在容忍范围内)。如MaxDeltaCounterInit配置为1,接收到的连续报文的Counter值分别为:0、2、4、5、6、7。则,在接收到Counter值位2时,E2E状态为E2E_P01STATUS_OKSOMELOST。

E2E_P01STATUS_WRONGSEQUENCE :

接收到的E2E报文连续两帧之间的Counter差值大于MaxDeltaCounterInit。如MaxDeltaCounterInit配置为1,接收到的连续报文的Counter值分别为:0、3、4、5、6、7。则,在接收到Counter值位3时,E2E状态为E2E_P01STATUS_WRONGSEQUENCE 。

E2E_P01STATUS_NONEWDATA:

一个报文周期内未接收到该E2E报文。

E2E_P01STATUS_OK:

接收到的E2E报文Checksum验证通过,且Counter验证正确。


另外还有下面的东西,应该不止。我下次再展开说(今晚太晚了,下次再修改):

DataIDNibbleOffset

官方定义如下

这个参数只有在DataID模式选择为“E2E_P01_DATAID_NIBBLE ”是会用到。目前我没用到,所以我也不知道这玩意干啥用的(看半天也没看懂-_-”’)….

MaxNoNewOrRepeatedData

当接收到重复数据次数小于该配置参数,则接收端不需要执行数据同步处理


Autosar官方标准文档有如下所示报文接收检查流程图(太复杂了,大家随便看看就好了):


以下代码运行即可得到以Autosar官方标准的E2E_Profil01计算的结果(发送)。其中:

Checksum位置为Byte0

Counter位置为Byte7的低四位(即Bit56)

DataID模式为DATAID_BOTH且DataID=0x00AD。

注:以下是报文发送的例子。因为是发送,所以是没有E2E的状态处理的。

代码如下:

main.c

#include #include "typedef_datatype.h"#include "E2E_Config.h"uint16 DataID = 0x00AD;//DataID_Low = 0xAD    DataID_High = 0x00    uint8 Test_Data_Array[8] = { 0x00, 0x6E, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x73, 0x20 }; //Byte0-Byte7   Test DataE2E_P01ConfigType E2E_Profile01_Test_Config = {56,//CounterOffset0,//CRCOffset177,//DataID0,//DataIDNibbleOffsetE2E_P01_DATAID_BOTH,//DataIDMode64,//DataLength0,//MaxDeltaCounterInit0,//MaxNoNewOrRepeatedData0//SyncCounterInit};void main(void){for (uint8 counter = 0; counter < 15; counter++){Test_Data_Array[7] = (Test_Data_Array[7] & 0xF0) | counter;Test_Data_Array[0] = E2E_P01ComputeCRC(Test_Data_Array, &E2E_Profile01_Test_Config, 0xFF);for (uint8 i = 0; i < 8; i++){printf("%x ", Test_Data_Array[i]);}printf("\n");}}

E2E_Config.h

#ifndef E2E_Config_H_#define E2E_Config_H_#include #include "typedef_datatype.h"/* For CRC 8*/#define CRC8_START_VALUE        0xFFU#define CRC8_XOR                0xFFU/* CRC 8 Configuration * Possible values and the mode decides what method to be used */#define CRC_8_HARDWARE (0x01) /* Not supported */#define CRC_8_RUNTIME  (0x02)#define CRC_8_TABLE    (0x04) /* Default value */#define CRC_8_MODE      CRC_8_RUNTIME /* E2E Profile01 */#define CRC8_POLYNOMIAL0x1DUtypedef enum {E2E_P01_DATAID_BOTH = 0x0,E2E_P01_DATAID_ALT = 0x1,E2E_P01_DATAID_LOW = 0x2,E2E_P01_DATAID_NIBBLE = 0x3} E2E_P01DataIDMode;typedef struct {uint16 CounterOffset;uint16 CRCOffset;uint16 DataID;uint16 DataIDNibbleOffset;E2E_P01DataIDMode DataIDMode;uint16 DataLength;uint8 MaxDeltaCounterInit;uint8 MaxNoNewOrRepeatedData;uint8 SyncCounterInit;} E2E_P01ConfigType;uint8 Crc_CalculateCRC8(const uint8* Crc_DataPtr, uint32 Crc_Length, uint8 Crc_StartValue8, boolean Crc_IsFirstCall);uint8 E2E_P01ComputeCRC(const uint8* Crc_DataPtr, const E2E_P01ConfigType* ConfigPtr, uint8 Counter);#endif

E2E.c

#include "E2E_Config.h"static uint8 CalculateCRC8(const uint8* message, uint32 nBytes, uint8 start, uint8 poly){uint8  remainder = start;uint8  bit;uint8  topbit = 0x80;/* Perform modulo-2 division, a byte at a time. */for (uint32 byte = 0; byte  0; bit--) {/* Try to divide the current data bit. */if ((remainder & topbit) != 0u) {remainder = (uint8)(remainder << 1) ^ poly;}else {remainder = (remainder <参考:AUTOSAR E2E 简介_Archieeeeee的博客-CSDN博客_autosar e2e