CANFD诊断(DoCAN)数据链路层和网络层的一点理解

本文主要参考 ISO 15765-2 Road vehicles — Diagnostic communication over Controller Area Network (DoCAN) —Part 2:Transport protocol and network layer
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CANFD和CAN在数据链路层和网络层诊断相关的一些区别总结。

数据链路层

CAN-FD数据段字节数可能为1-8, 12, 16, 20, 24, 32, 48 ,64，字节数由DLC字段决定，如表7所示。

当DLC＜8时，要求CAN DLC总是设置为8，未使用的字节填充为特定值CCh（根据实际情况，有些OEM会自定义填充55h）。

当DLC＞8且要传输的N_PDU字节数不等于表7中定义的DLC值时，未使用的字节填充为特定值CCh（根据实际情况，有些OEM会自定义填充55h）。

ECU使用标准帧11 位CAN 标识符CAN 数据帧或扩展帧29 位CAN 标识符CAN 数据帧。支持两种诊断报文格式：物理寻址及功能寻址，功能寻址CAN标识符使用0x7DF.

CAN-FD帧的BRS（Bit Rate Switch）位作为波特率转换开关，仲裁段传输波特率不变时，可以调高数据段的传输波特率。

DLC(Dec)	CAN_DL（bytes）(Dec)	CAN-FD CAN_DL（bytes）(Dec)
0	0	0
1	1	1
2	2	2
3	3	3
4	4	4
5	5	5
6	6	6
7	7	7
8	8	8
9	8	12
10	8	16
11	8	20
12	8	24
13	8	32
14	8	48
15	8	64

网络层

网络层数据单元为N-PUD（protocal data unit），格式如下：

Address Information 地址信息	Protocol control information 协议控制信息	Data field 数据场
N_AI	N_PCI	N_Data

其中，N_PCI用来标识N_PDU的类型，其字节定义如下：

N_PDU名称	N_PCI字节
	Byte#1		Byte#2	Byte#3	Byte#4	Byte#5	Byte#6
	Bits7-4	Bits3-0
SF(CAN_DL≤8)	0000	SF_DL	_	_	_	_	_
SF(CAN_DL>8)	0000	0000	SF_DL	_	_	_	_
FF(FF_DL≤4095)	0001	FF_DL		_	_	_	_
FF(FF_DL>4095)	0001	0000	0000 0000	FF_DL
CF	0010	SN	_	_	_	_	_
FC	0011	FS	BS	STmin	N/A	N/A	N/A
*1.CAN_DL＞8时，使用转义序列将第一字节的低4位设置为0，表示SF_DL的值取决于第二字节，仅适用于CAN-FD帧； 2.当FF_DL＞4095时，使用转义序列将第一字节低4位和第二字节全部设置为0，表示SF_DL的值取决于后面的32bits（Byte#3为MSB，Byte#6为LSB）； 3.短划线“_“仅代表不在N-PCI使用，取决于PDU的定义，这些字节有可能会在数据段使用。

单帧传输

网络层定义了长数据传输格式，发送消息小于62个数据字节时（正常寻址），可通过发送一个网络层协议数据单元，称之为单帧（SF）。

1. CAN_DL≤8允许的SF_DL值

寻址方式	CAN_DL值
	0-1	2	3	4	5	6	7	8
正常寻址	无效	SF_DL =1	SF_DL =2	SF_DL =3	SF_DL =4	SF_DL =5	SF_DL =6	SF_DL =7
混合寻址或扩展寻址	无效	无效	SF_DL =1	SF_DL =2	SF_DL =3	SF_DL =4	SF_DL =5	SF_DL =6

 2.CAN_DL＞8允许的SF_DL值

寻址方式	CAN_DL值
	12	16	20	24	32	48	64
正常寻址	8≤SF_DL ≤10	11≤SF_DL ≤14	15≤SF_DL ≤18	19≤SF_DL ≤22	23≤SF_DL ≤30	31≤SF_DL ≤46	47≤SF_DL ≤62
混合寻址或扩展寻址	7≤SF_DL ≤9	10≤SF_DL ≤13	14≤SF_DL ≤17	18≤SF_DL ≤21	22≤SF_DL ≤29	30≤SF_DL ≤45	46≤SF_DL ≤61

多帧传输

长消息的传输是通过将消息分段并发送多个N_PDU来完成的。接收较长的消息是通过接收多个N_PDU并重组接收到的数据字节来完成的。这多个N_PDU分别被称为首帧First Frame (FF) (用于消息的第一个N_PDU) 和连续帧Consecutive Frame(CF)(用于后续所有N_PDU)。

传输序号SN(Sequence Number)用来表示连续帧CF的递增排序，对于首帧FF，SN定义为0，其后的连续帧SN依次加1递增直至15（Dec），然后下一轮的连续帧CF的SN值从0开始直至15（Dec），循环往复。

    接收方通过流控帧FlowControl(FC)告诉发送方其接收数据的能力，通过FS(FlowStatus)表示发送方是否可以继续传输数据，发送方应支持所有定义的FC参数。

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通过BS(BlockSize)来表示发送方在等待接收方许可传输后续N_PDU前可以传输的最大数量的N_PDU。如果BS设置为0，代表发送方无需等待即可发送剩余的N_PDU。通过STmin（Separation Time minimum）来表示发送方在两帧CF N_PDU之间需要等待的最小时间间隔。

FS(FlowStatus)参数定义

数值（hex）	描述
0	继续发送(ContinueToSend, CTS)
1	等待(Wait)
2	溢出(Overflow)
3-F	保留(Reserved)

BS(BlockSize)参数定义

数值（hex）	描述
00	告知发送方本次数据发送过程，后续已无FC帧，网络层发送实体无需等待即可发送剩余所有的CF帧
01-FF	告知发送方在接收方FC帧发送前被允许传输的最大CF帧数量

STmin（Separation Time minimum）参数定义

数值（hex）	描述
00-7F	0ms-127ms, 精度为1ms
80-F0	Reserved
F1-F9	100us-900us, 精度为100us
FA-FF	Reserved