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這篇文章主要講解了Python實現(xiàn)CAN報文轉換的方法，內容清晰明了，對此有興趣的小伙伴可以學習一下，相信大家閱讀完之后會有幫助。
一、CAN報文簡介
CAN是控制器局域網(wǎng)絡(Controller Area Network, CAN)的簡稱，是由以研發(fā)和生產(chǎn)汽車電子產(chǎn)品著稱的德國BOSCH公司開發(fā)的，并最終成為國際標準（ISO 11898），是國際上應用最廣泛的現(xiàn)場總線之一。 在北美和西歐，CAN總線協(xié)議已經(jīng)成為汽車計算機控制系統(tǒng)和嵌入式工業(yè)控制局域網(wǎng)的標準總線，并且擁有以CAN為底層協(xié)議專為大型貨車和重工機械車輛設計的J1939協(xié)議。
CAN總線以報文為單位進行數(shù)據(jù)傳送。CAN報文按照幀格式可分為標準幀和擴展幀，標準幀是具有11位標識符的CAN幀，擴展幀是具有29位標識符的CAN幀。按照幀類型可分為：1.從發(fā)送節(jié)點向其它節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)；2.遠程幀：向其它節(jié)點請求發(fā)送具有同一識別符的數(shù)據(jù)幀；3.錯誤幀：指明已檢測到總線錯誤；4.過載幀：過載幀用以在數(shù)據(jù)幀（或遠程幀）之間提供一附加的延時。共有兩種編碼格式：Intel格式和Motorola格式，在編碼優(yōu)缺點上，Motorola格式與Intel格式并沒有孰優(yōu)孰劣之分，只不過根據(jù)設計者的習慣，由用戶自主選擇罷了。當然，對于使用者來講，在進行解析之前，就必須要知道編碼的格式是哪一種，否則，就不能保證正確地解析信號的含義。以下就以8位字節(jié)編碼方式的CAN總線信號為例，詳細分析一下兩者之間的區(qū)別。
Intel編碼格式
當一個信號的數(shù)據(jù)長度不超過1個字節(jié)（8位）并且信號在一個字節(jié)內實現(xiàn)（即該信號沒有跨字節(jié)實現(xiàn)）：該信號的高位（S_msb）將被放在該字節(jié)的高位，信號的低位（S_lsb）將被放在該字節(jié)的低位。
當一個信號的數(shù)據(jù)長度超過1個字節(jié)（8位）或者數(shù)據(jù)長度不超過一個字節(jié)但是采用跨字節(jié)方式實現(xiàn)時：該信號的高位（S_msb）將被放在高字節(jié)（MSB）的高位，信號的低位（S_lsb）將被放在低字節(jié)（LSB）的低位。
Motorola編碼格式
當一個信號的數(shù)據(jù)長度不超過1個字節(jié)（8位）并且信號在一個字節(jié)內實現(xiàn)（即該信號沒有跨字節(jié)實現(xiàn)）：該信號的高位（S_msb）將被放在該字節(jié)的高位，信號的低位（S_lsb）將被放在該字節(jié)的低位。
當一個信號的數(shù)據(jù)長度超過1個字節(jié)（8位）或者數(shù)據(jù)長度不超過一個字節(jié)但是采用跨字節(jié)方式實現(xiàn)時：該信號的高位（S_msb）將被放在低字節(jié)（MSB）的高位，信號的低位（S_lsb）將被放在高字節(jié)（LSB）的低位。
可以看出，當一個信號的數(shù)據(jù)長度不超過1Byte時，Intel與Motorola兩種格式的編碼結果沒有什么不同，完全一樣。當信號的數(shù)據(jù)長度超過1Byte時，兩者的編碼結果出現(xiàn)了明顯的不同。
二、CAN報文轉換工具需求分析
1、 支持標準幀的CAN報文的轉換，擴展幀暫不支持
2、 CAN報文支持Intel、motorola兩種編碼，先支持motorola格式，后期追加Intel格式
3、 工具具有一定的容錯處理能力、報告生成能力
4、 制定統(tǒng)一格式，方便使用者修改測試腳本
5、增加交互模式，鍵盤輸入，控制臺輸出；例如：
提示語：startBit:length:minValue:maxValue:setValue
輸入：35:1:0:1:1
或：35:1:::1
控制臺輸出：00 00 00 00 08 00 00 00
Intel和Motorola編碼舉例：
三、交互模式
代碼如下：
import sys
print("----------------歡迎使用CAN報文轉換工具交互模式----------------")
print("請輸入CAN信號,格式為:startBit:length:minValue:maxValue:setValue")
print("例如：32:1:0:1:1")
print("或者省略minValue和maxValue：35：1：：：1")
print("信號輸入結束請再按一次回車")
#十進制轉換成二進制list
def octToBin(octNum, bit):
while(octNum != 0):
bit.append(octNum%2)
octNum = int(octNum/2)
for i in range(64-len(bit)):
bit.append(0)
sig = []
startBit = []
length = []
setValue = []
#輸入CAN信號
while True:
input_str = input()
if not len(input_str):
break
if(input_str.count(":")<4):
print("輸入格式錯誤，參數(shù)缺少setValue,請重新輸入！")
continue
if(input_str.split(":")[4]==""):
print("setValue參數(shù)不能為空，請重新輸入！")
continue
sig.append(input_str)
#解析CAN信號
for i in range(len(sig)):
startBit.append(int(sig[i].split(":")[0]))
length.append(int(sig[i].split(":")[1]))
setValue.append(int(sig[i].split(":")[4]))
#CAN數(shù)組存放CAN報文值
CAN = []
for i in range(64):
CAN.append(-1)
for i in range(len(startBit)):
#長度超過1Byte的情況，暫不支持
if(length[i]>16):
print("CAN信號長度超過2Byte，暫不支持！?。?quot;)
sys.stdin.readline()
sys.exit()
#長度未超過1Byte的情況且未跨字節(jié)的信號
if((startBit[i]%8 + length[i])<=8):
for j in range(length[i]):
bit = []
#setValue的二進制值按字節(jié)位從低到高填
octToBin(setValue[i],bit)
#填滿字節(jié)長度值
if(CAN[startBit[i]+j]==-1):
CAN[startBit[i]+j] = bit[j]
#字節(jié)存在沖突
else:
print(sig[i] + "字節(jié)位存在沖突，生成CAN報文失?。。?！")
sys.stdin.readline()
sys.exit()
#跨字節(jié)的信號
else:
#高位位數(shù)和低位位數(shù)
highLen = 8 - startBit[i]%8
lowLen = length[i] - highLen
bit = []
#setValue的二進制值按字節(jié)位從低到高填
octToBin(setValue[i],bit)
#先填進信號的高位
for j1 in range(highLen):
if(CAN[startBit[i]+j1]==-1):
CAN[startBit[i]+j1] = bit[j1]
#字節(jié)存在沖突
else:
print(sig[i] + "字節(jié)位存在沖突，生成CAN報文失?。。。?quot;)
sys.stdin.readline()
sys.exit()
#再填進信號的低位
for j2 in range(lowLen):
if(CAN[(int(startBit[i]/8)-1)*8+j2]==-1):
CAN[(int(startBit[i]/8)-1)*8+j2] = bit[highLen+j2]
#字節(jié)存在沖突
else:
print(sig[i] + "字節(jié)位存在沖突，生成CAN報文失?。。。?quot;)
sys.stdin.readline()
sys.exit()
#剩余位默認值設為0
for i in range(64):
if(CAN[i]==-1):
CAN[i] = 0
#----------------將二進制list每隔8位轉換成十六進制輸出----------------
#其中，map()將list中的數(shù)字轉成字符串，按照Motorola格式每隔8位采用了逆序
# ''.join()將二進制list轉換成二進制字符串，int()將二進制字符串轉換成十進制
#hex()再將十進制轉換成十六進制，upper()轉換成大寫，兩個lstrip()將"0X"刪除,
#zfill()填充兩位，輸出不換行，以空格分隔
print(hex(int(''.join(map(str,CAN[7::-1])),2)).upper().lstrip("0").lstrip("X").zfill(2) + " ",end="")
print(hex(int(''.join(map(str,CAN[15:7:-1])),2)).upper().lstrip("0").lstrip("X").zfill(2) + " ",end="")
print(hex(int(''.join(map(str,CAN[23:15:-1])),2)).upper().lstrip("0").lstrip("X").zfill(2) + " ",end="")
print(hex(int(''.join(map(str,CAN[31:23:-1])),2)).upper().lstrip("0").lstrip("X").zfill(2) + " ",end="")
print(hex(int(''.join(map(str,CAN[39:31:-1])),2)).upper().lstrip("0").lstrip("X").zfill(2) + " ",end="")
print(hex(int(''.join(map(str,CAN[47:39:-1])),2)).upper().lstrip("0").lstrip("X").zfill(2) + " ",end="")
print(hex(int(''.join(map(str,CAN[55:47:-1])),2)).upper().lstrip("0").lstrip("X").zfill(2) + " ",end="")
print(hex(int(''.join(map(str,CAN[63:55:-1])),2)).upper().lstrip("0").lstrip("X").zfill(2))
運行截圖：
錯誤提示：
四、配置項模式
配置文件如下：
##注釋 ::start #編碼格式：0=Intel；1=Motorola encodeType=1 #幀格式：0=標準幀；1=擴展幀； canMode=0 #幀類型：0=數(shù)據(jù)幀；... canType=0 #默認初始值(0~1) defaultValue=0 #MSG定義 msgName=BCM_FrP01 msgID=0x2CD #長度（BYTE） msgLength=8 #signal定義 #sigName=name:startBit:length:minValue:maxValue:setValue #sigName=ReverseSw:25:6:0:1:13 #sigName=Trunk_BackDoor_Sts:33:2:0:1:2 #sigName=DRVUnlockState:37:2:0:1:3 #sigName=HeadLampLowBeam:40:8:0:1:60 #sigName=HoodStatus:51:1:0:1:0 #sigName=HeadLampHighBeam:52:1:0:1:0 #sigName=RLDoorStatus:59:1:0:1:0 #sigName=RRDoorStatus:58:1:0:1:0 #sigName=PsgDoorStatus:57:2:0:1:0 sigName=One:0:8:0:255:165 sigName=Two:24:12:0:4095:1701 sigName=Three:54:5:0:31:25 ::end ::start #編碼格式：0=Intel；1=Motorola encodeType=1 #幀格式：0=標準幀；1=擴展幀； canMode=0 #幀類型：0=數(shù)據(jù)幀；... canType=0 #默認初始值(0~1) defaultValue=0 #MSG定義 msgName=BCM_FrP msgID=0x2CD #長度（BYTE） msgLength=8 #signal定義 #sigName=name:startBit:length:minValue:maxValue:setValue #sigName=ReverseSw:25:6:0:1:13 #sigName=Trunk_BackDoor_Sts:33:2:0:1:2 #sigName=DRVUnlockState:37:2:0:1:3 #sigName=HeadLampLowBeam:40:8:0:1:60 #sigName=HoodStatus:51:1:0:1:0 #sigName=HeadLampHighBeam:52:1:0:1:0 #sigName=RLDoorStatus:59:1:0:1:0 #sigName=RRDoorStatus:58:1:0:1:0 #sigName=PsgDoorStatus:57:2:0:1:0 sigName=One:35:1:0:1:1 ::end
代碼如下：
#!/usr/bin/python
defaultValue = 0
sigName = []
startBit = []
length = []
minValue = []
maxValue = []
setValue = []
#CAN數(shù)組存放CAN報文值
CAN = []
logFile = open("log.txt","w")
def parseConfig():
config = open("Config.txt","r")
count = 0
isError = False
for line in config:
line = line.strip()
#注釋
if(line.find("#")>=0):
continue
#開始標記
elif(line.find("::start")>=0):
count = count + 1
isError = False
if(count>1):
sigName.clear()
startBit.clear()
length.clear()
setValue.clear()
continue
else:
continue
elif(isError == True):
continue
#編碼格式
elif(line.find("encodeType")>=0):
encodeType = line.split("=")[1]
if(encodeType != "1"):
isError = True
print(str(count) + ". CAN報文生成失?。。?！目前僅支持Motorola編碼格式，暫不支持Intel編碼格式！")
logFile.write("%d. CAN報文生成失?。。?！目前僅支持Motorola編碼格式，暫不支持Intel編碼格式！\n" % count)
continue
#幀格式
elif(line.find("canMode")>=0):
canMode = line.split("=")[1]
if(canMode != "0"):
isError = True
print(str(count) + ". CAN報文生成失敗?。?！目前僅支持標準幀，暫不支持擴展幀！")
logFile.write("%d. CAN報文生成失?。。?！目前僅支持標準幀，暫不支持擴展幀！\n" % count)
continue
#幀類型
elif(line.find("canType")>=0):
canType = line.split("=")[1]
if(canType != "0"):
isError = True
print(str(count) + ". CAN報文生成失?。。?！目前僅支持數(shù)據(jù)幀，暫不支持其他幀！")
logFile.write("%d. CAN報文生成失?。。。∧壳皟H支持數(shù)據(jù)幀，暫不支持其他幀！\n" % count)
continue
#默認初始值
elif(line.find("defaultValue")>=0):
global defaultValue
defaultValue = int(line.split("=")[1])
#MSG名稱
elif(line.find("msgName")>=0):
msgName = line.split("=")[1]
#MSGID
elif(line.find("msgID")>=0):
msgID = line.split("=")[1]
#MSG長度
elif(line.find("msgLength")>=0):
msgLength = line.split("=")[1]
#signal定義
elif(line.find("sigName")>=0):
sigName.append(line.split(":")[0].split("=")[1])
startBit.append(int(line.split(":")[1]))
length.append(int(line.split(":")[2]))
#minValue.append(int(line.split(":")[3]))
#maxValue.append(int(line.split(":")[4]))
setValue.append(int(line.split(":")[5]))
elif(line.find("::end")>=0):
rV,errMsg = getCANMessage()
if(rV == "-1"):
isError = True
print(str(count) + ". CAN報文生成失?。。?！" + errMsg)
logFile.write("%d. CAN報文生成失敗?。?！%s\n" % (count,errMsg))
continue
print(str(count) + ". CAN報文生成成功！??！")
logFile.write("%d. CAN報文生成成功！??！\n" % count)
#----------------------------輸出標題信息----------------------------
print("msgName\t\tmsgID\t\tmsgLen\t\tmsgData")
logFile.write("msgName\t\tmsgID\t\tmsgLen\t\tmsgData\n")
if(len(msgName)<8):
print(msgName + "\t\t",end="")
logFile.write("%s\t\t" % msgName)
else:
print(msgName + "\t",end="")
logFile.write("%s\t" % msgName)
print(msgID + "\t\t",end="")
logFile.write("%s\t\t" % msgID)
print(msgLength + "\t\t",end="")
logFile.write("%s\t\t" % msgLength)
#----------------將二進制list每隔8位轉換成十六進制輸出----------------
#其中，map()將list中的數(shù)字轉成字符串，按照Motorola格式每隔8位采用了逆序
# ''.join()將二進制list轉換成二進制字符串，int()將二進制字符串轉換成十進制
#hex()再將十進制轉換成十六進制，upper()轉換成大寫，兩個lstrip()將"0X"刪除,
#zfill()填充兩位，輸出不換行，以空格分隔
print(hex(int(''.join(map(str,CAN[7::-1])),2)).upper().lstrip("0").lstrip("X").zfill(2) + " ",end="")
print(hex(int(''.join(map(str,CAN[15:7:-1])),2)).upper().lstrip("0").lstrip("X").zfill(2) + " ",end="")
print(hex(int(''.join(map(str,CAN[23:15:-1])),2)).upper().lstrip("0").lstrip("X").zfill(2) + " ",end="")
print(hex(int(''.join(map(str,CAN[31:23:-1])),2)).upper().lstrip("0").lstrip("X").zfill(2) + " ",end="")
print(hex(int(''.join(map(str,CAN[39:31:-1])),2)).upper().lstrip("0").lstrip("X").zfill(2) + " ",end="")
print(hex(int(''.join(map(str,CAN[47:39:-1])),2)).upper().lstrip("0").lstrip("X").zfill(2) + " ",end="")
print(hex(int(''.join(map(str,CAN[55:47:-1])),2)).upper().lstrip("0").lstrip("X").zfill(2) + " ",end="")
print(hex(int(''.join(map(str,CAN[63:55:-1])),2)).upper().lstrip("0").lstrip("X").zfill(2))
logFile.write("%s " % hex(int(''.join(map(str,CAN[7::-1])),2)).upper().lstrip("0").lstrip("X").zfill(2))
logFile.write("%s " % hex(int(''.join(map(str,CAN[15:7:-1])),2)).upper().lstrip("0").lstrip("X").zfill(2))
logFile.write("%s " % hex(int(''.join(map(str,CAN[23:15:-1])),2)).upper().lstrip("0").lstrip("X").zfill(2))
logFile.write("%s " % hex(int(''.join(map(str,CAN[31:23:-1])),2)).upper().lstrip("0").lstrip("X").zfill(2))
logFile.write("%s " % hex(int(''.join(map(str,CAN[39:31:-1])),2)).upper().lstrip("0").lstrip("X").zfill(2))
logFile.write("%s " % hex(int(''.join(map(str,CAN[47:39:-1])),2)).upper().lstrip("0").lstrip("X").zfill(2))
logFile.write("%s " % hex(int(''.join(map(str,CAN[55:47:-1])),2)).upper().lstrip("0").lstrip("X").zfill(2))
logFile.write("%s\n" % hex(int(''.join(map(str,CAN[63:55:-1])),2)).upper().lstrip("0").lstrip("X").zfill(2))
config.close()
#十進制轉換成二進制list
def octToBin(octNum, bit):
while(octNum != 0):
bit.append(octNum%2)
octNum = int(octNum/2)
for i in range(64-len(bit)):
bit.append(0)
#獲取CAN報文值
def getCANMessage():
CAN.clear()
for i in range(64):
CAN.append(-1)
for i in range(len(startBit)):
#長度超過1Byte的情況，暫不支持
if(length[i]>16):
errMsg = " CAN信號長度超過2Byte，暫不支持?。。?quot;
#print(sigName[i] + errMsg)
return "-1",errMsg
#長度未超過1Byte的情況且未跨字節(jié)的信號
if((startBit[i]%8 + length[i])<=8):
for j in range(length[i]):
bit = []
#setValue的二進制值按字節(jié)位從低到高填
octToBin(setValue[i],bit)
#填滿字節(jié)長度值
if(CAN[startBit[i]+j]==-1):
CAN[startBit[i]+j] = bit[j]
#字節(jié)存在沖突
else:
errMsg = " 字節(jié)位存在沖突，生成CAN報文失敗?。?！"
#print(sigName[i] + errMsg)
return "-1",errMsg
#跨字節(jié)的信號
else:
#高位位數(shù)和低位位數(shù)
highLen = 8 - startBit[i]%8
lowLen = length[i] - highLen
bit = []
#setValue的二進制值按字節(jié)位從低到高填
octToBin(setValue[i],bit)
#先填進信號的高位
for j1 in range(highLen):
if(CAN[startBit[i]+j1]==-1):
CAN[startBit[i]+j1] = bit[j1]
#字節(jié)存在沖突
else:
errMsg = " 字節(jié)位存在沖突，生成CAN報文失?。。。?quot;
#print(sigName[i] + errMsg)
return "-1",errMsg
#再填進信號的低位
for j2 in range(lowLen):
if(CAN[(int(startBit[i]/8)-1)*8+j2]==-1):
CAN[(int(startBit[i]/8)-1)*8+j2] = bit[highLen+j2]
#字節(jié)存在沖突
else:
errMsg = " 字節(jié)位存在沖突，生成CAN報文失?。。。?quot;
#print(sigName[i] + errMsg)
return "-1",errMsg
#剩余位設為默認值
for i in range(64):
if(CAN[i]==-1):
CAN[i] = defaultValue
#若無錯誤則返回正確值
return "0","success!"
if __name__ == "__main__":
#調用parseConfig()函數(shù)開始執(zhí)行程序
parseConfig()運行結果：
1. CAN報文生成成功?。?！ msgName msgID msgLen msgData BCM_FrP01 0x2CD 8 A5 00 06 A5 00 06 40 00 2. CAN報文生成成功！??！ msgName msgID msgLen msgData BCM_FrP 0x2CD 8 00 00 00 00 08 00 00 00
看完上述內容，是不是對Python實現(xiàn)CAN報文轉換的方法有進一步的了解，如果還想學習更多內容，歡迎關注億速云行業(yè)資訊頻道。
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