Can总线字节序与相关计算

犹鑫

汽车电子软件工程师

0. Bit Numbering

Bit numbering是汽车网络数据库用以辅助描述信号的专用术语，具体含义是位的编号顺序。

在通信数据库中，有两种Bit numbering，分别是msb0和lsb0。如字面意思，在一个字节内，如果msb的位置是0号bit，那么就被称为msb0，如果lsb的位置是0，bit numbering就是lsb0。

lsb0
bit7 bit6 bit5 bit4 bit3 bit2 bit1 bit0
lit0 bit1 bit2 bit3 bit4 bit5 bit6 bit7

最常见的Can通信数据库是Can DBC和Autosar ARXML，它们都采用的是lsb0的bit numbering，不论是字节序是大端还是小端，还有一些其他的数据库采用的是大端采用msb0，小端采用lsb0的策略。

它并不会改变signal在数据库中的实际位置，但是会影响人们如何阅读signal，这点在解析通信数据库时非常重要。例如：在msb0下的bit3，在lsb0下就是bit4。

1.Byte Order

Byte order是另一个用来描述通信数据库中signal的属性，它是指将byte数组中的signal解析成数字的一种规则。给定不跨字节的数据0x1234，要将它作为一个signal发送到总线上，就必须考虑打包和解包的规则，由此引出了两种字节序：大端和小端(motorola order和intel order)。

如果将0x12先发送到总线上，这种字节序就被称为大端或motorola字节序，反之，如果0x34先发送到总线上，就称为小端或intel字节序。

对于通信来说，都有字节序的概念，例如以太网采用的就是motorola字节序。同时cpu也有字节序的概念，在大端cpu中，0x12存放在第一个字节，对于intel，0x34放在第一个字节。

对于通信数据库来说， 小端字节序在排列时signal由lsb向msb靠近，并且lsb在前(即lsb所在的bit数字小)，大端字节序意味着在排列时signal将由lsb开始计数，向msb增加，但msb在前 。

大端字节序：

 7 6 5 4 3 2 1 0 
0      msb<-----
1----lsb<
7

小端字节序：

 7 6 5 4 3 2 1 0 
0-------lsb<
1msb<---------
7

字节序的资料非常多，这里不再赘述。

2. Bit 位置计算

2.1 Startbit 和 length

Startbit 和 length如字面意思不再赘述，但需要注意的是在DBC中，如果signal是motorola格式，那么它的startbit实际是它的endbit，例如长度为 11 的一个signal：

 7 6 5 4 3 2 1 0 
0        >msb---
1---------lsb>
7

NOTE!
如果用CanDB++打开，这个signal的起始位置将会显示为bit9(只是显示，实际文本还是3)。

上面这个singal的起始位置直接打开DBC文本查看将会是msb 3(实际是lsb 9),尤其在解析DBC时要注意。

2.2 相关公式

将一个位的位序号从lsb0转换到msb0的位序号（或msb0到lsb0)

b = b - (b % 8) + 7 - (b % 8)

2. 在msb0下，由一个信号的msb位序号转化得到lsb位序号

b = b+length-1

3. 在msb0下，将一个信号的lsb位序号转化为msb位序号

b = b + 1 - length

2.3 公式示例

将2.1所示的signal的startbit 3转化为CanDb++中的9。

因为DBC是lsb0的bit numbering，而公式需要在msb0下操作，所以先得到msb0下startbit的序号

b = 3-(3%8)+7-(3%8) = 4

在msb0下由startbit即msb得到lsb在msb0下的序号

b = b+length-1=4+11-1 = 14

将msb0下的lsb序号转化为lsb0下的序号(因为DBC是lsb0)

b = 14-(14%8)+7-(14%8) = 9

3. Byte order转换

当Cpu和signal的字节序不一致时，解析方式不一致将会导致数据错误。所以要进行字节序的转化，所谓字节序的转化在底层软件来看无非就是 内存的字节换位 ，无论是uint16、uint32、uint64位的数据都可以用交换内存字节位置的方式来转换字节序。附上一段简单的C代码：

typedef unsigned char *pByteBuf_t;
LOCAL_INLINE void Lib_SwapByte(pByteBuf_t const byteF, pByteBuf_t const byteS)
    uint8 byteTemp;
    byteTemp = *byteF;
    *byteF = *byteS;
    *byteS = byteTemp;
LOCAL_INLINE void Lib_ChangeByteOrder(pByteBuf_t pByteBuf,uint8 SizeInByte)
  uint8 u8Loop = 0U;
  if(pByteBuf !=NULL_PTR)
    for(u8Loop = 0U;u8Loop<SizeInByte/2U;u8Loop++)
      Lib_SwapByte(&pByteBuf[u8Loop], &pByteBuf[(SizeInByte - 1U) - u8Loop]);
void Func(void)