一文了解CAN矩阵与DBC文件w6.jpg

在 CAN通讯系列29 - CAN信号背后都经历了什么？介绍了CAN通讯信号起源于主机厂，CAN通讯信号主要是因功能需要由从功能开发工程师(Function Owner, FO)发起，最终由电子电器架构部门负责发布与释放CAN通讯矩阵和DBC文件。

关于CAN通讯矩阵和DBC的设计，通常FO需要负责大部分定义CAN信号的内容，包括：信号命名，信号定义，负载率计算，信号路由和国标上传等。下文就从技术角度来探讨如何详细定义新增的CAN信号：

1 信号的命名规范

当FO与相关利益方谈妥了新增CAN信号的决议，接下来就是需要将CAN信号加入到现有的CAN矩阵中。此时，第一步是需要给CAN信号命名，有效的命名方法将让信号见文知意。

简单来讲，信号命名规范主要包括两块：命名方法和缩写规则。常见的命名方法有类似于骆驼式命名法AaaBaaCcc，类似于VCU_VehSpd；而缩写规则主要涉及ECU的缩写和变量的缩写，比如Vehicle Control Unit-VCU，Vehicle-Veh和Speed-->Spd。

以上举例了一种常见的信号命名方法，要执行好信号命名，关键在于如何构建齐全完整的命名规则库。通过整车电子电器架构可以看出整车有非常多的控制器，如下图所示：



Source: Domain controller E/E architecture example该架构有动力总成，底盘总成，车身总成，高级辅助驾驶系统，车联网以及大屏仪表等域控制器，然后每个域控制器下又有多个子控制器，一辆车上这些控制器的数量可能达到上百个。给每个ECU定义一个有效的缩写名称很重要，同样地，还需要对整车零部件和物理量等缩写，如下示意：

当建立好了上述的缩写规则库，那么信号命名才能较好地落地，比如电机转速(MCU_MotSpd)和电池温度(BMS_BatTemp)，这样一看就知道这个信号是什么东西，来自哪个ECU。

2 信号的定义

信号不仅要有清晰的命名，而且其所携带的信息也要清楚，关键信息就是信号的数据。什么样的数据有效，什么样的数据无效，因此最初需要有个预估的数据范围。比如说电机扭矩，这是电机的重要参数，这肯定有参考。也就是说针对各个控制器的典型信号，初期最好有大概的范围限制，这样才能方便后续更精确地定义信号的信息，包括类型，长度，精度和单位等信息。因此:

第一步，确定信号的数值范围。先确定单位，预估的物理最小值和最大值，如下示意:





再确定数据的精度，比如电机温度，根据实际情况要求，精度需要为0.1。第二步，确定信号的长度。先确定数据类型，绝大多数情况选择无符号整型；再确定信号的长度，即需要占用多少个bit；最后确定偏移量。比如电机温度范围是-40-150℃，精度为0.1。采用无符号整形，将其范围和精度考虑进来，数值单位为0到1900，至少需要11个bit，分析如下：


这样确定了电机温度占用11个bit，那么可以表示的数值范围位0-2047。


将其转换为物理值，0-204.7（精度为0.1），又因为原本要表示温度范围是-40-150℃，所以设置偏移量为-40，这样从0-204.7变成了-40-164.7，单位为℃，如下所示：

第三步，确定信号的最小值、最大值、初始值和无效值。先根据精度和偏移量来换算的物理值来定义最小值和最大值，接着上面的例子，信号的最小值为-40℃（0x000），最大值为164.6℃(0x7FE)，然后定义初始值为-40℃（0x000）和无效值为164.7℃(0x7FF)。除此之外，很多信号还需要描述信号的枚举量，比如档位信号或车载充电机状态，如下所示：

到此信号的数据就确定了。接下来的要解决是信号放哪里？
3 信号放哪里
首先需要明确新增CAN信号是什么类型。在你知道CAN报文的发送类型有哪些吗？ (qq.com) 介绍了CAN报文的发送类型分为基本发送类型和混合发送类型两大类。

基本发送类型包括周期型的Cyclic周期发送、和事件型的OnChange变化时发送、OnWrite写入时发送和IfActive有效时发送。混合发送类型就是指基本类型中的周期型与事件型的组合，包括Cyclic and OnChange、Cyclic and OnWrite、Cyclic and IfActive。

当明确CAN信号的类型，再决定放置到哪条报文。假设信号是周期型的，明确是周期的时间，再将信号布置选择现有的周期型报文，如果放不下，那么将新增周期型报文；假设信号是事件型的，同样地将信号布置选择现有的或者新增事件型报文。

当然这里还有一个考虑因素，就是这条报文的接收方和发送方是否满足，比如新增的报文要求接收方是VCU和BMS，但是信号添加到现有的报文不满足，则需要增加相应的接收方。同样地，对于发送方也有类似的考虑。

更进一步就是考虑信号具体如何布置，比如上面的电机温度信号需要占用11bit，如果报文是CAN类型而不是CAN FD类型，那么我们所要考虑就是在这64个bit中，这连续的11bit数据，从哪个bit起始，到哪个bit截止。



这里需要明确信号采用Intel还是motorola模式布置，这两者有什么区别：

当信号不跨字节时，Intel和Motorola模式的信号字节顺序一样，即信号的高位（MSB）放在该字节的高位，信号的低位（LSB）放在该字节的低位。

当信号跨字节时，Intel和Motorola模式的信号字节顺序不同。Intel模式：信号的高位（MSB）放在高字节的高位，信号的低位（LSB）放在低字节的低位；Motorola模式：信号的高位（MSB）放在低字节的高位，信号的低位（LSB）放在高字节的低位。

4 小结
这样通过上面三节内容，介绍了信号如何命名，信号的数据如何定义，以及信号如何布置的实现逻辑，当你已经掌握好了这三方面的内容，那么你再看到DBC文件时，肯定不会陌生了，因为DBC文件里面呈现就是上面所说的内容，也就是上面给你解释了你所看到DBC文件的内容背后是怎么定义出来的。所以有些主机厂对于CAN通讯的需求，可能不再给供应商输入excel格式的CAN通讯矩阵，直接输入DBC文件给供应商，供应商根据DBC文件来开发CAN通讯功能即可。



OK！本文到此结束，关于CAN通讯矩阵做出来的过程中其实还需要考虑更多的内容，而且这些内容不一定都会呈现在DBC中。因此有必要再安排后续的文章继续探讨CAN通讯矩阵如何做出来.
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