先回顾下XCP和CCP的关系：XCP的前身叫做CCP(CAN Calibration Protocol)，是一种仅针对CAN接口的测量标定协议。随着整车网络需求的不断发展，ASAM在CCP协议的基础上，又提出了XCP协议标准，能够适配多种网络传输协议和总线类型。所以可这样理解：XCP协议是CCP的升级版本，对CCP进行了扩展与补充。XCP相比CCP最大的升级是XCP能够适配多种网络传输协议和总线类型而不再仅限于CAN总线。1 XCP 概述
XCP的全程是Universal Measurement and Calibration Protocol（通用测试和标定协议），其中X代表不同的传输层上传输，例如CAN/CAN FD、Ethernet、FlexRay、SCI、SPI、USB，可以通过不同类型的总线测量和标定ECU内部参数。从OSI模型来理解XCP是什么。XCP协议被设计在OSI参考模型的框架内运行，XCP协议运行在OSI模型的传输层之上，它可以在各种物理层和相应的传输协议上运行，本质上与传输无关。XCP协议的应用层定义了用于测量和标定操作的特定命令、数据结构和协议，这一层是实现 XCP协议核心功能的地方。source: https://www.embien.com/automotive-insights/unveiling-the-xcp-protocol
再结合AUTOSAR架构来理解XCP是什么。AUTOSAR XCP模块位于总线接口之上，基于以太网的XCP，XCP模块应位于Socket Adaptor（SoAd）之上。基于CAN的XCP，XCP模块调用CanIf_Transmit()传输XCP数据，基于FlexRay的XCP则调用 FrIf_Transmit()，以此类推。source：https://www.linkedin.com/posts/ahmed-mounir-37979415b_how-the-xcp-is-managed-in-the-autosar-architecture-activity-7073763671646048256-BNNl
因此要了解XCP是什么，可以从两点入手，一个XCP的通讯数据，另一个是XCP的工作原理。
对于XCP的通讯数据，以基于CAN的XCP为例，关键点在XCP CAN帧，即XCP Packet。
source：https://www.canfd.net/xcp.html对于XCP的工作原理，可通过AUTOSAR XCP模块支持的基本功能先稍作了解：- 同步数据采集：XCP从机将收集测量参数的值，然后将这些值保存在缓冲区中并将它们发送给 XCP主机。
- 静态和动态 DAQ 配置：XCP主机能够通过测量工具动态调整DAQ列表，另一种类型是静态DAQ，它在ECU中有一个永久定义的列表。
- 标定(CAL)：可以配置RAM的某些区域，以便在运行时使用XCP对其进行修改。
关于XCP实现的代码可参考：https://github.com/Sauci/Xcp。
接下来本文就针对第一点展开详细介绍。
2 XCP 数据包
XCP采用一主多从的通信模式，单个主机可以同时与多个从机通信。
source: XCP_Book_V1.5_EN.pdf
XCP是一种请求响应协议，主机向从机发送请求数据包，而寻址的从机则以响应形式进行应答。就响应行为而言，它支持 3 种操作模式：在标准模式时，每个请求都会有响应；块模式允许对单个请求进行多次响应，并优化下载/上传操作；可选的交错模式允许一对一请求响应，尽管多个请求的响应可以延迟和交错，如下所示：
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source: https://www.embien.com/automotive-insights/unveiling-the-xcp-protocol主机通过下发命令与从机建立连接，解锁，读取数据，修改参数等操作，以"XCP数据包”的数据对象形式传输。XCP支持两种类型的数据包：命令传输对象（CTO，Command Transfer Object）和数据传输对象（DTO，Data Transfer Object）。source:https://www.embien.com/automotive-insights/unveiling-the-xcp-protocol这里先不分开介绍CTO和DTO, 直接先看XCP数据包。XCP数据包由三个部分组成：XCP头、XCP包和XCP尾。XCP头和XCP尾依赖于传输协议，在TCP/UDP协议中为控制字节，在CAN传输时直接忽略。
![]()
source: XCP_Book_V1.5_EN.pdfXCP包的结构独立于所使用的传输协议。XCP报文由“标识字段”、可选的“计数器字段”、可选的“时间戳字段”和“数据字段”组成。1）标识字段
source: XCP_Book_V1.5_EN.pdf
当主从机交换数据包时，主从双方通过标志字段来识别对方发送的信息，每个数据包都以报PID开头。当发送CTO时，PID字段完全足以识别CMD、RES或其他CTO数据包，主到从的命令使用从0xFF到0xC0的PID，从到主使用0xFF到0xFC的PID，这意味着在每种情况下，对发送的CTO有唯一的PID分配，如下所示：![]()
source: XCP_Book_V1.5_EN.pdf
如果发送DTO，情况会更为复杂，一种是传输类型为“绝对ODT编号”，其中ODT列表#在所有DAQ列表中都是唯一的，PID（即ODT#）足以全局识别ODT列表。“
source: XCP_Book_V1.5_EN.pdf另一种传输类型为”相对ODT编号和绝对DAQ列表编号“。比如可能有两个PID=0x00的ODT列表，这意味着它们无法唯一标识，因为CAN ID在两个DTO中是相同的。此时可以在CAN帧有效负载的第2到第3个字节中添加1或2字节DAQ列表，这样就可以再次唯一地标识特定的ODT列表。source: XCP_Book_V1.5_EN.pdf
如果3个字节还不够，那么再加一个填充字节FILL来解决。
source: XCP_Book_V1.5_EN.pdf
DTO数据包可以选择性地包含计数器字段。如果存在，计数器字段直接位于标识字段之后，如果在传输DAQ数据包时使用了计数器字段，XCP从机会在DAQ列表的第一个ODT报文中插入一个计数器，插入哪个计数器是为其配置此DAQ列表的事件的属性。source: XCP_Book_V1.5_EN.pdf3）时间戳字段
传输时间戳信息，Timestamp数据长度为1~4个字节，在CAN通信中可以直接忽略。![]()
source: XCP_Book_V1.5_EN.pdf
4）数据字段
实际数据在数据字段中传输，用作CAN通信时，长度为0~7个字节。在CTO数据包的情况下，数据字段由不同命令的特定参数组成。DTO数据包包含来自从机的测量值，在发送STIM数据的情况下，包含来自主机的值。source: XCP_Book_V1.5_EN.pdf3 XCP的CTO和DTO
- CMD：控制命令。PID范围为0xC0~0xFF，主机向从机发送的命令请求，从机按照该编号执行相应命令，其数据结构如下所示：
source: XCP_Book_V1.5_EN.pdf不同PID代表不同的命令，这些命令分为：标准、标定、页面、编程、调试和DAQ命令等。source: XCP_Book_V1.5_EN.pdf- RES：命令响应，PID=0xFF，从机接收到主机的CMD后，成功执行命令，并且向主机返回命令响应数据包，其数据结构如下所示：
- ERR：错误响应，PID=0xFE，从机接收到主机的CMD后，执行命令时发生错误，从机向主机返回错误响应数据包，其数据结构如下所示
- EV：报告事件，PID=0xFD，当从机发现自身出现了异常的事件时，从机会主动向主机发送报告事件数据包，其数据结构如下所示。
- SERV：请求主机执行服务，PID=0xFC，当从机需要主机执行某些服务是时，从机会主动向主机发送请求主机执行服务数据包，其结构如下所示
数据传输对象DTO包含2种形式：
DAQ：传输同步数据包，在DAQ模式下，从机周期性上传数据。这种通讯方式分为两个阶段：在初始化阶段，主机通知从机在不同的事件中应该发送哪些数据；在此阶段之后，主机触发从机的测量，然后开始测量阶段，从这一点开始，从机向主机发送所需的数据，主机只“监听”，直到它向从机发送“测量停止”。测量数据采集和发送的触发由控制单元中的事件完成。
STIM：同步激励数据，在DAQ模式下，主机周期性的向从机下载数据。这种通讯方式也分为两个阶段：在初始化阶段，主机告诉从机它将向从机发送哪些数据。在此阶段之后，主机将数据发送到从机，STIM处理器存储数据。一旦在从机中触发相应的STIM事件，数据就被传输到应用程序的内存中
综上，就构建起了对于下图所示的这些概念的理解，XCP协议同时支持同步和异步串行接口，XCP不仅可以通过以太网或CAN作为传输介质，还可作为模拟测量设备的标准化接口，以及作为硬件接口转换器到RAM仿真器、JTAG或其他微控制器诊断用调试接口。source: XCP_Book_V1.5_EN.pdf接下来以XCP on CAN为例，通过XCP实际通讯的数据包来理解上述内容。4 结合实际应用解析XCP命令
首先需要使主机与总线上的从机建立逻辑连接，才能与其开始通信。source: XCP指令详解 - fzxhub docs- RESSOURCE参数：CAL/PAG、DAQ、STIM、PGM = 1 表示该资源可用，反之不可用。
ADDRESS_GRANULARITY_1、ADDRESS_GRANULARITY_0：00：ADDRESS_GRANULARITY=BYTE AG=1
01：ADDRESS_GRANULARITY=WORE AG=2
10：ADDRESS_GRANULARITY=DWORD AG=4
11：ADDRESS_GRANULARITY=保留 AG=保留
SLAVE_BLOCK_MODE参数：
OPTIONAL参数：
1：表示支持类型的附加信息的通信模式
0：表示不支持类型的附加信息的通信模式
- MAX_CTO参数：最大CTO大小，单位为字节。- MAX_DTO参数：最大DTO大小，单位为字节。假设主机发送到从机的CAN ID是“1”，从机发送到主机的CAN ID是“2”。在这种情况下，XCP通信按以下顺序执行：- 主机发送的CAN ID为“1”，第1个字节指定为“0xFF”（命令“CONNECT”），第2个字节指定为“命令参数”。
- 从机接收第1行的连接命令，并通过PID识别该命令。
- 从机发送的CAN ID为“2”，第1个字节指定为“0xFF”，第2个字节开始指定为“应答值”。
source：http://download.vector-japan.co.jp/portal/medien/cmc/beginners
如果主机使用CONNECT命令连接一个新的从机，则与当前从机的连接会暂时断开。如果使用CONNECT命令连接一个已处于连接状态的从机，则该从机返回一个确认信息。只有当某个从机被正确连接后，该从机才会对主机发出的CTO命令做出响应。2 标定，SET_MTA和DOWNLOAD
SET_MTA将内存初始化一个指针(32位地址+ 8位扩展)转移指令，如下定义：
source: XCP指令详解 - fzxhub docs
CMD中包含的指定长度(大小)的数据块从MTA开始将被复制到内存，MTA将按数据数量后增加。source: XCP指令详解 - fzxhub docs
如果从机不支持块传输模式，则下载的所有数据都是单个命令包中传输。因此，数据元素的数量参数请求中的值必须在[1..MAX_CTO-2]范围内。如果数据元素个数大于MAX_CTO-2，则返回ERR_OUT_OF_RANGE；如果从机支持块传输模式，则下载的数据将分多个传输命令数据包。对于从机，可能存在关于最大连续命令包(MAX_BS)。因此数据元素个数(n)的取值范围为[1..min(MAX_BS*(MAX_CTO-2)/AG,255)]。主机必须连续传输(n * AG / (MAX_CTO-2)) - 1个DOWNLOAD_NEXT命令包。从机将只回复最后DOWNLOAD_NEXT命令包。命令包之间的分离时间在CONNECT的响应中指定最大数据包数(MAX_BS, MIN_ST)。
标定是为了重写ECU内部软件中的参数，而从主机发送指定XCP地址的命令和重写数据的命令，从机会对应的导出适当的参数地址、执行重写，并返回一个应答。下图所示的是根据XCP主机发送的XCP扩张地址“0”、XCP地址“0x0041D5C8”，将该地址开始的2字节的参数，重写为“0x0064”。
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source：http://download.vector-japan.co.jp/portal/medien/cmc/beginners3）异步测量，SHORT_UPLOAD
XCP除了同步测量，还可以做异步测量。异步测量是使用主机发送的命令，通过指定的XCP地址来提取从机的ECU内部的数据，并通过从机的应答将该数据传送给主机，如此循环往复来实现的。为了取出数据，使用PID为“0xF4”的命令“SHORT_UPLOAD”。这个命令和应答的格式如下所述：
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source: XCP指令详解 - fzxhub docs
SHORT_UPLOAD命令：
SHORT_UPLOAD应答：
下图是主机使用“SHORT_UPLOAD”，在XCP扩展地址为“0”、XCP地址为“0x00124A5C”的位置，每100ms取出4字节的过程的数据。
source：http://download.vector-japan.co.jp/portal/medien/cmc/beginners4）同步测量，START_STOP_SYNCH
在上述异步测量的情况下，主机决定了测量时间。为了使测量与ECU的控制相匹配，有必要由ECU确定测量时机，并在数据取出来后由从机发送到主机。这种数据通信是通过DTO来完成的。主机在进行同步测量之前，通过命令指定要取出的数据的XCP地址，从机在等到同步测量开始命令后，使用DTO发送到主机。因此，在同步测量的情况下，不是通过命令和应答的组合，而是通过测量周期或事件，由从机发送DTO报文到主机。START_STOP_SYNCH用于同步启停数据的传输采集列表。所有的DAQ列表或仅到选定的列表(以前配置为START_STOP_DAQ_LIST(选择))。从设备必须重置DAQ表的SELECTED，在成功执行START_STOP_SYNCH后。source: XCP指令详解 - fzxhub docs
下图是由“START_STOP_SYNCH”命令开始的测量同步，从机持续地将测量数据通过DTO报文发出，直到收到“START_STOP_SYNCH”命令才停止的实际的数据。source：http://download.vector-japan.co.jp/portal/medien/cmc/beginners以上通过对XCP数据包的解释，希望大家在看到下面trace数据时，对这些数据有一些概念，同时有思路去搞懂它们，如果更进一步，那么就回到第二点：XCP的工作原理。
[1] https://blog.csdn.net/nibiewuxuanze/article/details/78856714
[2] XCP指令详解 - fzxhub docs
[3] https://www.canfd.net
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