3. 实现标准命令响应

任务说明

本案例要求实现XCP从设备（Slave）对标准命令CONNECT、DISCONNECT、GET_STATUS的正确响应。这些命令是XCP协议的基础会话管理命令，主设备（Master）通过CAN总线发送命令报文，从设备解析后返回对应的响应报文。完成本案例后，从设备应能正确建立/断开连接，并能返回当前会话状态。

协议报文格式

XCP over CAN的报文格式如下：

命令报文（Master→Slave）：CAN ID = 0x100，DLC = 8字节。第0字节为命令代码（CMD），后续字节为命令参数。
响应报文（Slave→Master）：CAN ID = 0x101，DLC = 8字节。第0字节为响应代码（RES），第1字节为错误代码（ERR），后续为响应数据。

本案例涉及的三个命令定义如下：

CONNECT (0xFF)：建立连接。参数：MODE（第1字节，0x00=标准模式，0x01=扩展模式）。成功响应：RES=0xFF，ERR=0x00，第2字节返回RESOURCE（可用资源，固定0x01表示仅支持标准命令）。
DISCONNECT (0xFE)：断开连接。无参数。成功响应：RES=0xFE，ERR=0x00。
GET_STATUS (0xFD)：获取状态。无参数。成功响应：RES=0xFD，ERR=0x00，第2字节为SESSION_STATUS（bit0=连接状态，bit1=资源已保留，bit2=DAQ正在运行）。

错误响应统一为：RES=0xFE（ERROR），ERR为具体错误码。本案例涉及的错误码：ERR_CMD_BUSY=0x10（命令忙）、ERR_CMD_UNKNOWN=0x11（未知命令）、ERR_MODE_NOT_VALID=0x22（模式无效）。

状态机设计

从设备维护一个会话状态机，包含两个状态：DISCONNECTED（未连接）和CONNECTED（已连接）。状态转换规则如下：

在DISCONNECTED状态收到CONNECT且MODE有效 → 进入CONNECTED状态，返回成功。
在CONNECTED状态收到CONNECT → 返回ERR_CMD_BUSY（已连接，不能重复连接）。
在CONNECTED状态收到DISCONNECT → 进入DISCONNECTED状态，返回成功。
在DISCONNECTED状态收到DISCONNECT → 返回ERR_CMD_BUSY（未连接，无需断开）。
GET_STATUS在任何状态均返回成功，但SESSION_STATUS的bit0反映当前连接状态。
未知命令码 → 返回ERR_CMD_UNKNOWN。

代码实现

以下代码使用纯C语言实现，不依赖特定硬件平台，通过标准输入模拟接收CAN报文，标准输出打印响应报文。核心逻辑封装在xcp_handle_command函数中，可直接移植到嵌入式平台。

// xcp_standard_cmds.c
// 编译: gcc -o xcp_standard_cmds xcp_standard_cmds.c
// 运行: ./xcp_standard_cmds
#include <stdio.h>
#include <stdint.h>
#include <string.h>

// ---- 命令/响应代码定义 ----
#define CMD_CONNECT      0xFF
#define CMD_DISCONNECT   0xFE
#define CMD_GET_STATUS   0xFD
#define RES_ERROR        0xFE
#define ERR_CMD_BUSY     0x10
#define ERR_CMD_UNKNOWN  0x11
#define ERR_MODE_NOT_VALID 0x22

// ---- 会话状态 ----
static uint8_t session_connected = 0;  // 0=DISCONNECTED, 1=CONNECTED

// ---- 命令报文结构 ----
typedef struct {
    uint8_t cmd;       // 命令代码
    uint8_t mode;      // 参数（仅CONNECT使用）
} xcp_cmd_t;

// ---- 响应报文结构 ----
typedef struct {
    uint8_t res;       // 响应代码
    uint8_t err;       // 错误码
    uint8_t data[6];   // 响应数据
} xcp_resp_t;

// ---- 核心处理函数 ----
// 输入: 解析后的命令
// 输出: 响应报文（通过指针返回）
void xcp_handle_command(const xcp_cmd_t *cmd, xcp_resp_t *resp) {
    // 清空响应
    memset(resp, 0, sizeof(xcp_resp_t));

    switch (cmd->cmd) {
        case CMD_CONNECT:
            if (session_connected) {
                // 已连接，重复CONNECT
                resp->res = RES_ERROR;
                resp->err = ERR_CMD_BUSY;
            } else if (cmd->mode > 0x01) {
                // 模式无效（仅支持0x00标准/0x01扩展）
                resp->res = RES_ERROR;
                resp->err = ERR_MODE_NOT_VALID;
            } else {
                // 连接成功
                session_connected = 1;
                resp->res = CMD_CONNECT;
                resp->err = 0x00;
                resp->data[0] = 0x01;  // RESOURCE: 支持标准命令
            }
            break;

        case CMD_DISCONNECT:
            if (!session_connected) {
                // 未连接，无需断开
                resp->res = RES_ERROR;
                resp->err = ERR_CMD_BUSY;
            } else {
                // 断开成功
                session_connected = 0;
                resp->res = CMD_DISCONNECT;
                resp->err = 0x00;
            }
            break;

        case CMD_GET_STATUS:
            // 任何状态都返回成功
            resp->res = CMD_GET_STATUS;
            resp->err = 0x00;
            resp->data[0] = session_connected ? 0x01 : 0x00;  // SESSION_STATUS bit0
            break;

        default:
            // 未知命令
            resp->res = RES_ERROR;
            resp->err = ERR_CMD_UNKNOWN;
            break;
    }
}

// ---- 报文打印辅助 ----
void print_resp(const xcp_resp_t *resp) {
    printf("响应: RES=0x%02X ERR=0x%02X", resp->res, resp->err);
    if (resp->res == CMD_CONNECT) {
        printf(" RESOURCE=0x%02X", resp->data[0]);
    } else if (resp->res == CMD_GET_STATUS) {
        printf(" SESSION_STATUS=0x%02X", resp->data[0]);
    }
    printf("\n");
}

// ---- 主函数：模拟测试 ----
int main(void) {
    // 测试用例表
    struct {
        const char *desc;
        uint8_t cmd;
        uint8_t mode;
    } tests[] = {
        {"1. 未连接时CONNECT(标准模式)", CMD_CONNECT, 0x00},
        {"2. 已连接时重复CONNECT",       CMD_CONNECT, 0x00},
        {"3. CONNECT(无效模式0x02)",     CMD_CONNECT, 0x02},
        {"4. 已连接时GET_STATUS",         CMD_GET_STATUS, 0x00},
        {"5. 已连接时DISCONNECT",         CMD_DISCONNECT, 0x00},
        {"6. 未连接时DISCONNECT",         CMD_DISCONNECT, 0x00},
        {"7. 未连接时GET_STATUS",         CMD_GET_STATUS, 0x00},
        {"8. 未知命令0xAA",              0xAA, 0x00},
    };
    int num_tests = sizeof(tests) / sizeof(tests[0]);

    printf("=== XCP标准命令响应测试 ===\n\n");
    for (int i = 0; i < num_tests; i++) {
        xcp_cmd_t cmd = {tests[i].cmd, tests[i].mode};
        xcp_resp_t resp;
        xcp_handle_command(&cmd, &resp);
        printf("测试%s\n", tests[i].desc);
        print_resp(&resp);
        printf("\n");
    }
    return 0;
}

编译与运行

gcc -o xcp_standard_cmds xcp_standard_cmds.c
./xcp_standard_cmds

验证方法与判定标准

程序运行后，观察输出是否符合以下预期（这些预期由代码逻辑直接推出，非实测结果）：

测试1：RES=0xFF ERR=0x00 RESOURCE=0x01，连接成功。
测试2：RES=0xFE ERR=0x10，重复连接返回忙。
测试3：RES=0xFE ERR=0x22，无效模式。
测试4：RES=0xFD ERR=0x00 SESSION_STATUS=0x01，已连接状态。
测试5：RES=0xFE ERR=0x00，断开成功。
测试6：RES=0xFE ERR=0x10，未连接时断开返回忙。
测试7：RES=0xFD ERR=0x00 SESSION_STATUS=0x00，未连接状态。
测试8：RES=0xFE ERR=0x11，未知命令。

若所有输出与上述预期一致，则判定实现正确。如需验证CAN总线实际通信，可将xcp_handle_command函数移植到目标平台，在CAN接收中断中解析报文并调用该函数，将响应报文通过CAN发送即可。

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