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DoIP 到 CAN TP 网关 - 路由矩阵生成与主机演示

目录

  1. 简介
  2. 诊断路由表模型
  3. 网关网络配置
  4. 运行时路由行为
  5. 模拟边缘 CAN TP 节点
  6. 主机演示

1. 简介

中央网关把以太网侧的 DoIP 诊断仪与分布在多条 CAN/CAN FD 总线上的众多边缘 ECU 连接起来。诊断路由通常由系统工程师在诊断矩阵（表格形式）中维护。AS 提供：

本文档使用典型的、虚构化的示例说明路由表模型、网关配置以及运行时数据流。 对应的示例配置文件位于 app/app/config/DoIPGW/。

2. 诊断路由表模型

下面给出典型的诊断路由表示例，使用常见的总线、ECU 与地址。

2.1 表结构

诊断路由表每行描述一条路由规则，分为 DoIP 侧与 CAN 侧两半：

一侧 含义
DoIP 侧 诊断仪 Source、诊断仪 DoIP SA（源逻辑地址）、DoIP TA（目标逻辑地址）
CAN 侧 Target 总线、CAN 请求/响应 Message ID、CAN 段上可选的 DoIP SA/TA
元信息 网关 ECU、注释、变更记录

该表包含两段，列语义互为镜像：

2.2 典型请求表

示例：诊断仪 SA 0x0E80，一个功能组 TA 0xE001，三个物理 ECU。

DoIP SA DoIP TA 目标总线 CAN 请求 ID 注释
0x0E80 0xE001 PT_CANFD 0x7E0 功能组（扇出到 CAN FD）
0x0E80 0xE001 CL1_CAN 0x7DF 功能组（经典 CAN 功能寻址 ID）
0x0E80 0x004A PT_CANFD 0x731 ECU_A，物理寻址
0x0E80 0x0053 BD_CANFD 0x741 ECU_B，物理寻址
0x0E80 0x0757 CL1_CAN 0x757 ECU_C，物理寻址（11 位 ID）

规则：

第二段通常列出远程/OTA 诊断仪，使用不同的 SA（如 0x0F00）及其各自的功能组 （例如高压组与低压组路由到不同的总线子集）。每个诊断仪 SA 在 DoIP 配置中对应一个 诊断仪/例程（tester/routine）对。

2.3 典型响应表

源总线 CAN 响应 ID DoIP SA DoIP TA 注释
PT_CANFD 0x732 0x004A 0x0E80 ECU_A -> 诊断仪
BD_CANFD 0x742 0x0053 0x0E80 ECU_B -> 诊断仪
CL1_CAN 0x75F 0x0757 0x0E80 ECU_C -> 诊断仪

响应表用于推导各节点在网关上的 CAN 接收（RX） id：网关在 0x732 上接收 响应，而在 0x731 上发送请求。功能组没有响应行：功能 UDS 请求通常置位 响应抑制位，因此没有边缘节点应答。

3. 网关网络配置

第 2 节示例对应的网关配置文件位于 app/app/config/DoIPGW/，包含以下文件：

文件 内容
Network.json DoIP 模块：发现地址、max_connections、目标（物理 + 功能组）、例程、诊断仪
PduR.json PduR 网关路由：每个节点的 _RX/_TX，功能目标带 destinations 扇出与 DestBuffer
CanTp.json 每个节点一个 CanTp 通道，CAN FD 的 LL_DL 为 64，经典 CAN 为 8
CanIf.json 总线报文 ID：TX PDU = 请求 ID，RX PDU = 响应 ID，全部 11 位标准 ID
Mempool.json SoAd/DoIP 使用的内存池

3.1 CanIf 与 CanTp 的 PDU 方向说明

本项目的 DoIP-CAN 网关配置中，PduR 路由路径按命名约定区分方向：_RX 表示“从诊断仪到 ECU”（请求路径），_TX 表示“从 ECU 到诊断仪”（响应路径）。CanTp 的配置需与 PduR 的 PDU ID 保持一致。

以生成的配置为例（参见 tools/generator/CanTp.py、app/app/config/DoIPGW/GEN/CanTp_Cfg.c、GEN/PduR_Cfg.h）：

在 CanTp.json 中：

{ "name": "PT_CANFD_E001", "RxPduId": "PT_CANFD_E001_TX", "TxPduId": "PT_CANFD_E001_RX", "LL_DL": 64 }

生成器的映射规则（tools/generator/CanTp.py）为：

因此，JSON 中的 RxPduId 并非“CanTp 从 CanIf 接收”的总线 RX 名称，而是用来推导 CanTp 与 PduR 交互所用的 PDU ID 名称。对于功能组通道（如 PT_CANFD_E001、CL1_E001），虽然响应路径（*_RX）实际不会被使用，但仍保留 TxPduId 以保持所有通道配置结构一致。

3.2 配置要点

4. 运行时路由行为

graph TB
    T["DoIP Tester SA 0x0E80"]
    D["DoIP"]

    subgraph TX["TX Paths"]
        PTX["PduR node_TX"]
        RA["CanIf+CanTp RX 0x732"]
        RB["CanIf+CanTp RX 0x742"]
        RC["CanIf+CanTp RX 0x75F"]
    end

    subgraph BUS["CAN Bus"]
        direction TB
        EA["Edge ECU_A"]
        EB["Edge ECU_B"]
        EC["Edge ECU_C"]
    end

    subgraph RX["RX Paths"]
        direction TB
        PA["CanTp+CanIf ECU_A 0x731"]
        PB["CanTp+CanIf ECU_B 0x741"]
        PC["CanTp+CanIf ECU_C 0x757"]
        PF["CanTp+CanIf Func 0x7E0 0x7DF"]
        PRX["PduR node_RX"]
    end

    T --> D
    D --> PRX
    PRX --> PA
    PRX --> PB
    PRX --> PC
    PRX --> PF
    PA --> EA
    PB --> EB
    PC --> EC
    PF -- "Function Address" --> BUS
    EA --> RA
    EB --> RB
    EC --> RC
    RA --> PTX
    RB --> PTX
    RC --> PTX
    PTX --> D
    D --> T

5. 模拟边缘 CAN TP 节点

dummy_ecu.py 基于主机模拟器绑定 one.AsPy.isotp，每个 ECU 一个独立进程（无需线程），由命令行参数 --rxid/--txid/--ll-dl 指定。id 方向以 ECU 视角定义：

假响应器对每个请求回正响应（SID | 0x40）并回显其余字节；对 0x10（会话控制）附加 P2/P2* 定时字节 00 32 01 F4（P2=50ms、P2*=5s）。功能寻址节点（0x7E0/0x7DF）不模拟：功能请求置位正响应抑制位，无需应答。

5.1 节点与 CAN id 对照表

节点 总线 请求 id（网关 TX PDU） 响应 id（网关 RX PDU） LL_DL
ECU_A PT_CANFD 0x731 PT_CANFD_004A_TX 0x732 PT_CANFD_004A_RX 64
ECU_B BD_CANFD 0x741 BD_CANFD_0053_TX 0x742 BD_CANFD_0053_RX 64
ECU_C CL1_CAN（经典） 0x757 CL1_0757_TX 0x75F CL1_0757_RX 8
功能组 PT_CANFD 0x7E0 PT_CANFD_E001_TX -（不应答） 64
功能组 CL1_CAN（经典） 0x7DF CL1_E001_TX -（不应答） 8

5.2 DoIP 诊断仪侧

命令行工具 DoIPSend 自动完成车辆发现、TCP 连接、路由激活，发送单条 UDS 请求并打印响应。选项：-v UDS 十六进制串、-s 诊断仪 SA、-t 目标 TA，-i/-p 可改发现地址与端口。

6. 主机演示

以下步骤在主机上运行网关演示，并用 CanDump 观察 CAN 报文。

运行前确保 MSYS2 mingw64\bin 与 build\nt\GCC\one 已加入 PATH。

步骤 1 — 构建：

scons --app=DoIPGW      # 网关
scons --app=CanDump     # CAN 监听
scons --app=DoIPSend    # DoIP 客户端

步骤 2 — 各占一个 Shell 启动：

# Shell 1：网关（打开 DoIP UDP/TCP 13400 端口）
build\nt\GCC\DoIPGW\DoIPGW.exe

# Shell 2：CAN 监听，与网关共享 simulator_v2 虚拟总线
build\nt\GCC\one\CanDump.exe -d simulator_v2 -p 0

# Shell 3：三个边缘 ECU
python app/app/config/DoIPGW/dummy_ecu.py --rxid 0x731 --txid 0x732 --ll-dl 64 --name ECU_A
python app/app/config/DoIPGW/dummy_ecu.py --rxid 0x741 --txid 0x742 --ll-dl 64 --name ECU_B
python app/app/config/DoIPGW/dummy_ecu.py --rxid 0x757 --txid 0x75F --ll-dl 8  --name ECU_C

步骤 3 — 发送请求并观察 CanDump 输出：

场景 1：物理请求 ECU_A（TA 0x004A），UDS 10 01

build\nt\GCC\DoIPSend\DoIPSend.exe -v 1001 -s 0x0E80 -t 0x004A

canid=00000731,dlc=08,data=[02,10,01,55,55,55,55,55,] [...UUUUU] @ 0.808733 s rel 0.00 ms
canid=00000732,dlc=08,data=[06,50,01,00,32,01,F4,55,] [P.2.U] @ 0.812000 s rel 3.27 ms

请求帧 0x731 为 ISO-TP 单帧（PCI=0x02，10 01，0x55 填充到 8 字节）；响应帧 0x732 为正响应 50 01 00 32 01 F4（会话控制正响应 + P2/P2* 定时）。

场景 2：物理请求 ECU_C（TA 0x0757，经典 CAN），UDS 10 01

build\nt\GCC\DoIPSend\DoIPSend.exe -v 1001 -s 0x0E80 -t 0x0757

canid=00000757,dlc=08,data=[02,10,01,55,55,55,55,55,] [...UUUUU] @ 7.120599 s rel 0.00 ms
canid=0000075F,dlc=08,data=[06,50,01,00,32,01,F4,55,] [P.2.U] @ 7.124000 s rel 3.40 ms

格式与场景 1 一致；经典 CAN 固定 8 字节帧。

场景 3：功能请求（TA 0xE001），UDS 28 83 03（正响应抑制）

build\nt\GCC\DoIPSend\DoIPSend.exe -v 288303 -s 0x0E80 -t 0xE001

canid=000007E0,dlc=08,data=[03,28,83,03,55,55,55,55,] [.(..UUUU] @ 13.416609 s rel 0.00 ms
canid=000007DF,dlc=08,data=[03,28,83,03,55,55,55,55,] [.(..UUUU] @ 13.417583 s rel 0.97 ms

请求被扇出到两个功能 id：0x7E0（FD）与 0x7DF（经典）；置位了正响应抑制位，只有请求帧、无响应帧。

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