在CAN上便捷实现XCP协议信号读取

遇到的项目需求

在日常开发，测试的过程中，你是否遇到这样的需求：
1.我要通过XCP协议在CAN上读取并记录ECU内部的一些变量，或者修改一些变量，我手边又没有CANape这样的神器，我该怎么办？
2. 我想把XCP协议信号同步到我的采集系统中，比如CANalyzer, TSMaster等，我不想用两套工具分开采集，我该怎么办？

信号读取过程如何实现

网上可以搜索到无数XCP协议的一些介绍，在此不多说，本文主要从实战的角度，给大家介绍，我如何利用当前的工具读取到信号值，并尽量对我所用的报文内容进行解释。
一般情况下，我们想读取XCP协议的信息，都有专业的工具支持，比如Vector工具链中的CANape，这是一款强大的在线标定、读取工具，如果你是专业的标定工程师、系统工程师，那CANape是你的不二选择。对于我之前提到的两个“小”需求，使用CANape真的是”杀鸡用牛刀“了(CANape的License是真的贵啊！)
XCP协议有几种工作模式，我们可以采用其中的标准模式，即问答模式，Master发出需求指令，Slave进行响应，如下图所示是XCP协议标准模式的基本原理：
那只要找到合适的工具，发送Request报文，那Slave就会将对应的信号值发出来，可以利用手头现有的工具，简单的开发一下脚本，实现问答机制，也可以满足使用需求，经济实惠。
我这边使用的工具是Vector的CANalyzer，使用CAPL编程，可以轮询读取多个内部信号的数值。
简单描述一下步骤：

1. MASTER命令Slave建立连接
2. MASTER命令Slave上报某一地址上的值
3. MASTER命令断开ECU连接
   标准的XCP功能码（PID）清单如下：
   整个过程中，我们会用到0xFF, 0xF4, 0xFE三个PID。接下来，我们将每一步过程细分，描述如何达到我们的目标。

MASTER命令Slave建立连接

从表中得知，建立连接的PID码为0xFF
这一步比较简单，只要发送一帧报文即可建立连接，如下：
Byte0~Byte7: 0xFF,0x00
ECU在收到上位机发送的建立连接要求后，会应答：
Byte0~Byte7: 0xFF,0x0C,0x00,0x08,0x08,0x00,0x01,0x01
Slave的应答报文，每一字节含义如下：
针对每一个字节，在XCP协议标准中都有规定，有兴趣的同学可以查阅《ASAM XCP Part 2 Protocol Layer Specification》，例如RESOURCE字节中，每一位的定义如下：
只关心最终信号值的同学，可以忽略这些字节的特殊含义，不影响使用。

MASTER命令Slave返回某一地址上的值

从表中得知，请求某一地址的值的PID是0xF4
使用该PID，报文结构为：
Byte0：指定为PID“0xF4”
Byte1：指定为取出字节数。最大为MAX_CTO-1字节
Byte2：保留字段
Byte3：指定为要读出的8位扩展地址
Byte4~Byte7：指定为要读出的32位地址
要想获得信号的数值，首先要知道该信号在软件中的地址。我一般通过两种方法获取地址：1是查软件包里的.map文件，2是预先用CANape读信号的属性信息。这两种方法都能拿到信号地址。例如，我有一个温度信号AirTemp_DEGC变量，该信号地址0x6000ee3c，数据长度为4个字节。
那么我想读取该信号值的话，就要发送报文：
Byte0~Byte7: 0xF4,0x04,0x00,0x00,0x3C,0xEE,0x00,0x60
注意地址的高低字节顺序。
ECU在收到上位机发来的该指令后，会根据要求将对应地址段的数值发送出来，报文结构为：
Byte0：指定为PID“0xFF”
Byte1~Byte7：指定为取出的数据。
这样，我们通过一问一答，就获取了我们想要知道的信号的数值。
获得的数据为：0x41D0D3F0，可用工具网站转换为浮点数值为26.2285。
数值转换网站：https://gregstoll.com/~gregstoll/floattohex/

MASTER命令Slave断开连接

从表中可查，断开连接的PID码为0xFE，只要发送一帧报文即可断开连接，如下：
Byte0~Byte7: 0xFE,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00

以上就是用我们手边没有CANape，用其他工具利用XCP协议在CAN上读取信号值的过程。
如果只是临时性的读取一个信号地址，我们没必要花时间去制作一个DBC，用上位机的一些手动模式（比如CANalyzer的IG模块）就可以实现快速的信号读取。如果需要周期性的读取多个信号，并及时显示出物理值，那最好还是制作一个DBC，这样在编程环境中（例如CAPL）可以快速进行报文定义、收发、值解析。