CAN Hardware Object分析

在 AUTOSAR 系统中，CAN 模块是实现嵌入式通信的核心组件之一。为了高效、可靠地进行通信，AUTOSAR 定义了 Hardware Object 和 Mailbox 两个重要概念。它们在硬件资源管理和报文缓冲区配置方面扮演着不同的角色。本文将深入分析这两个概念的定义、作用，以及它们之间的区别。

1. CAN Hardware Object 与 Mailbox：基础概念

Hardware Object

在 AUTOSAR 中，Hardware Object 是 硬件层的抽象，代表了 CAN 控制器 中的一个 资源单元。它用于配置和管理 CAN 控制器的硬件资源，诸如 报文 ID 过滤器、报文优先级、硬件邮箱数量 等。这些配置决定了如何将 CAN 帧从硬件层传递到软件层。

Hardware Object 的作用：

1. 硬件资源配置：配置 CanHwObject 时，你实际上是在配置如何使用 CAN 控制器内部的硬件资源，如 ID 过滤器、报文优先级、发送/接收缓冲区等。
2. 资源管理：每个 Hardware Object 代表一个硬件资源单元，可以用于接收报文（Rx）或发送报文（Tx）。

配置内容：

• CanObjectId：表示硬件对象的 ID。
• CanHandleType：定义对象是接收（RECEIVE）还是发送（TRANSMIT）报文。
• CanHwObjectCount：配置该硬件对象使用的硬件资源数量（邮箱数）。
• CanHwFilterCode 和 CanHwFilterMask：定义接收报文时使用的硬件过滤器，通过过滤器确定哪些 CAN ID 可以被接收。

示例配置（Hardware Object）：

<CanHardwareObject>
  <CanObjectId>0</CanObjectId>
  <CanHandleType>BASIC</CanHandleType>
  <CanObjectType>RECEIVE</CanObjectType>
  <CanHwObjectCount>3</CanHwObjectCount> <!-- 最大缓存 3 个报文 -->
  <CanHwFilterCode>0x123</CanHwFilterCode>
  <CanHwFilterMask>0x7FF</CanHwFilterMask>
</CanHardwareObject>

• 作用：该配置表示一个接收对象，该对象能处理最多 3 个报文，且仅接收 ID 为 0x123 的报文。

---

Mailbox

Mailbox（邮箱）是 软件层面的数据存储单元，它用于暂存待发送或待接收的 CAN 报文。每个 Mailbox 是一个 缓冲区，用于在硬件和上层应用之间传递报文数据。每个 Mailbox 通常与 一个报文的发送或接收操作 相关联，并作为数据存储区域与 CAN 控制器交换报文。

配置内容：

• Mailbox 是软硬件接口，负责缓存 CAN 数据并将其传递到上层协议（如 Com 模块、PduR 模块）。

示例配置（Mailbox）：

<CanHardwareObject>
  <CanObjectId>1</CanObjectId>
  <CanHandleType>FULL</CanHandleType>
  <CanObjectType>TRANSMIT</CanObjectType>
  <CanHwObjectCount>1</CanHwObjectCount>
</CanHardwareObject>

• 作用：该配置表示该 Mailbox 对象用于发送报文，并且为其分配了一个硬件邮箱，能够独立处理一个报文。

---

2. Hardware Object 与 Mailbox 的区别

特性	Hardware Object	Mailbox
概念层次	硬件资源抽象层，用于配置硬件层资源（如 CAN 控制器）	软件层次的数据存储单元，用于缓存报文
功能	配置和管理硬件层资源，如 ID 过滤、优先级、硬件邮箱数量	存储报文，提供软硬件交互的缓冲区
数量	通常配置一个或多个对象，决定硬件资源的数量	每个 Mailbox 对应一个报文的存储缓冲区
配置内容	配置 ID 过滤、报文优先级、硬件邮箱等	配置发送接收缓冲区大小、存储空间等
硬件/软件关系	直接与硬件寄存器和资源绑定	是软件层与硬件之间的接口，负责数据存取
适用层级	硬件层	软件层

2.1 Hardware Object 的作用

Hardware Object 是 AUTOSAR 中用于配置和管理硬件资源的关键模块。它与 CAN 控制器硬件直接关联，负责处理与 CAN 总线交互的底层配置，例如：

• 报文 ID 过滤器：CanHwFilterCode 和 CanHwFilterMask 配置硬件过滤规则，决定哪些报文被接收；
• 报文优先级：通过配置不同 CanObjectId 来实现报文优先级的调度；
• 硬件邮箱数量：CanHwObjectCount 定义了每个 Hardware Object 对应的硬件邮箱数量，影响缓存能力。

2.2 Mailbox 的作用

Mailbox 是软件层面用于存储报文的缓存区域。它将 接收到的报文 或 待发送的报文 保存在内存中，负责数据与 CAN 控制器的交互。Mailbox 是软硬件之间的桥梁，向上层应用提供可操作的数据。

---

3. BASIC 与 FULL 类型的 CanHwObjectCount 配置差异

配置项	FULL 类型	BASIC 类型
CanHwObjectCount 含义	每个对象配置独立的硬件邮箱（每个邮箱独占）	配置共享 FIFO 队列的深度，多个对象共享 FIFO
硬件资源使用	每个对象独占硬件邮箱，资源消耗大	多个对象共享一个硬件资源，资源消耗较少
并发处理能力	支持并发处理多个报文，每个对象独立	不支持并发处理，FIFO 队列排队处理报文
适用场景	高优先级报文、诊断响应、多帧报文	适用于周期性报文、低优先级报文、大量数据接收
配置灵活性	每个对象配置独立的硬件资源，配置灵活	配置简单，适合批量处理多个报文

---

4. 总结

1. Hardware Object 是 硬件层的抽象，负责配置和管理 CAN 控制器的底层资源，如报文 ID 过滤、报文优先级、硬件邮箱数量等；
2. Mailbox 是 软件层的缓冲区，用于存储接收或待发送的 CAN 报文，并通过 CanIf 与硬件交互；
3. BASIC 类型 的 CanHwObjectCount 用于配置共享 FIFO 队列的深度，多个对象共享同一 FIFO；
4. FULL 类型 的 CanHwObjectCount 用于配置每个对象独占的硬件邮箱，每个报文可以独立处理。

通过合理配置 Hardware Object 和 Mailbox，可以有效管理 CAN 总线的通信流量，确保系统的高效、稳定运行。

---