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01
不安全的CAN总线
1、如何保证ECU接收到的数据是合法的？
比如ECU1接收ECU2发出的一帧0x100报文，协议层是不会区分是ECU1发的，还是非法接入OBD的CAN盒发的？如果ECU1接收到非ECU2发出的0x100报文岂不是很危险？
2、ECU如何知道另一个节点挂死
比如ECU1还是接收ECU2发出的一帧0x100报文，但是由于某些神秘原因（程序跑飞了）导致ECU2挂死或者掉线，那ECU1如何知道此时的接收到0x100无效？
CAN通讯是一种广播形式的通讯方式，自然协议层是无法做到数据合法性的校验，这部分工作需要应用层来完成。由此就出现了RollingCounter与Checksum。这两个东西好像也是功能安全的一部分，本期只是介绍这两个东西的原理，不对功能安全做过多讨论。
一个规范的CAN矩阵协议，每一帧报文都会要求有这个两个信号。如上图，从bit52到bit55是RollingCounter，取值范围0~15，ECU没发一次自动累加，满15就归零。从bit56到bit63（byte8）都是Checksum，取值范围0x00~0xFF，用来表示该条报文的校验值。
对于判断发送报文ECU有没有挂死很简单，只要在接收端对RollingCounter进行判断，几个周期内协议栈上的buff没有得到更新则就能判断为节点异常。
对于报文合法性的判断则就要负责得多，且会有各种花样
车企制定的通讯协议时，除了制定矩阵信号外，会规定Checksum的计算方法，比如这个是采用多项式的CRC校验算法。
并且规定出需要校验的数据，有的是对矩阵的前7个byte进行校验，有的则要增加报文ID作为校验计算的输入，各种花样都有。
/* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * ** * CRC8校验子程序0x1D(x8+x4+x3+x2+1) * * * * * * * * * * * ** * 参数1，uint8_t *data：需要计算的数据 * * * * * * * * * * ** * 参数1，uint16_t len：需要计算的数据字节长度 * * * * * * * ** * 返回值，uint8_t crc8：计算出的CRC值 * * * * * * * * * * ** * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * */uint8_t crc_8find(uint8_t *data, uint16_t len){uint8_t crc8 = 0x00;while( len-- ){crc8 = crc_table[crc8 ^ *data];data++;}return crc8;}
甚至贴心的给出校验计算的伪代码，这函数写法C、C++应该都可以直接运行的。理解下上面的代码！
当ECU2发出0x100之前，会对RollingCounter累加，并且通过计算包含RollingCounter的前七个字节的CRC值，填充到数据域的第8个字节；
ECU1接收到0x100的时候使用同样的校验算法，计算数据域的前7个字节，并且与第8个字节发送源计算的CRC值进行比较。如果两者相同，则数据合法。
02
CANOE仿真
接下来在CANOE的CAPL进行RollingCounter与Checksum的模拟
创建两个ECU节点，ECU1为发送节点，ECU2为接收节点。ECU2会对ECU1的节点做Checksum，如果非法数据会在log窗口中打印出来。ECU1会而这个IG是用来模拟非法的数据发送。
int GetCrcChecksum (int crc_position ,message *data){byte checksum;byte bitIndex;byte byteIndex;byte tdata;checksum = 0x00;for (byteIndex = DBLookup(data).dlc; byteIndex >= 1; byteIndex--){if(byteIndex-1 != crc_position){tdata = data.byte(byteIndex-1);}else{tdata = 0;}checksum ^= tdata;for (bitIndex = 0; bitIndex < 8; bitIndex++){if ((checksum & 0x80) != 0){checksum = (checksum << 1) ^ 0x1D; // cb_CRC_POLY: 0x1D}else{checksum = (checksum << 1);}}}checksum &= 0xFF;return (checksum);}
CAPL计算Checksum的函数，在ECU1与ECU2里都存在
on timer Timer1{Req.rollingCounter_0x100=LiveCount;Req.checksum_0x100=GetCrcChecksum(7,Req);output(Req);setTimer(Timer1,20);LiveCount=LiveCount+1;if(LiveCount==16){LiveCount=0;}
ECU1的定时器函数，发送前调用GetCrcChecksum函数生成Checksum
on message RCTest1{if(this.checksum_0x100==GetCrcChecksum(7,this)){Rep=this;}else{write("Invaild Message");}}
ECU2接收事件中重新计算Checksum跟发送报文里的Checksum进行比较，不同则抛出错误
按F2，开始仿真，可以监控到ECU1发送出来的rollingCounter与Checksum
在Write窗口中打印ECU2接收到的数据
在IG节点设置一个非法的报文，rollingcounter与Checksum都设置0
对非法数据进行抛出。
来源：古德曼汽车工业
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原文始发于微信公众号（谈思实验室）：CAN总线报文数据一致性校验
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