CAN總線基礎(chǔ)和在linux下使用實(shí)戰(zhàn)

CAN總線基礎(chǔ)和在linux下使用實(shí)戰(zhàn)

CAN 是Controller Area Network 的縮寫
有CANH和CANL兩線，即差分信號通信。當(dāng)然設(shè)備芯片還會有電源和地等線。
在總線空閑時，所有的單元都可開始發(fā)送消息（多主控制）。
最先訪問總線的單元可獲得發(fā)送權(quán)（CSMA/CA 方式）。
多個單元同時開始發(fā)送時，發(fā)送高優(yōu)先級 ID 消息的單元可獲得發(fā)送權(quán)。
沒有目標(biāo)地址和源地址的概念，只有標(biāo)識符，根據(jù)標(biāo)識符決定優(yōu)先級，根據(jù)表示符，設(shè)備自己判斷是否接收給上層，讓上層處理。即消息是廣播的形式。
兩個以上的單元同時開始發(fā)送消息時，對各消息ID 的每個位進(jìn)行逐個仲裁比較。仲裁獲勝（被判定為優(yōu)先級最高）的單元可繼續(xù)發(fā)送消息，仲裁失利的單元則立刻停止發(fā)送而進(jìn)行接收工作。這個是與CAN總線中，多個電平同時出現(xiàn)時，顯式電平為最終值這個機(jī)理有關(guān)。所以，設(shè)備一邊發(fā)送，一遍檢查總線的實(shí)際值，即可知道是否有別的設(shè)備在同時發(fā)送了。這種不算出錯誤，而是算仲裁是否取勝。 后面CRC檢驗(yàn)錯誤等，才是錯誤。
標(biāo)準(zhǔn)格式有11 個位的標(biāo)識符（Identifier: 以下稱ID），擴(kuò)展格式有29 個位的ID。
通信是通過以下5 種類型的幀進(jìn)行的。 數(shù)據(jù)幀、 遙控幀、錯誤幀、 過載幀、 幀間隔

作為驅(qū)動開發(fā)人員，應(yīng)該了解，總線協(xié)議哪些部分是硬件實(shí)現(xiàn)的，哪些部分是軟件實(shí)現(xiàn)的。
數(shù)據(jù)幀的數(shù)據(jù)內(nèi)容和遙控幀的數(shù)據(jù)內(nèi)容，應(yīng)該是軟件填入，并由硬件進(jìn)行協(xié)助處理。錯誤幀、過載幀、幀間隔，這種東西，應(yīng)該是硬件直接處理，只是可能會轉(zhuǎn)換為一個中斷控制器的一個status來通知上層軟件邏輯，出現(xiàn)某些問題。

對于linux軟件來說，CAN host controller驅(qū)動會把硬件收到的CAN數(shù)據(jù)組織為struct can_frame 。
linux內(nèi)核代碼來看
struct can_frame {
canid_t can_id; /* 32 bit CAN_ID + EFF/RTR/ERR flags /
__u8 can_dlc; / frame payload length in byte (0 … CAN_MAX_DLEN) /
__u8 data[CAN_MAX_DLEN] attribute((aligned(8)));
};
can_id就是表示符字段，并含CAN_ID + EFF/RTR/ERR flags
例如imx6的flexcan的驅(qū)動，在can_id上也指明了一些錯誤信息給上層使用。通過can_id的標(biāo)記位指明。具體看flexcan的代碼。
/

Controller Area Network Identifier structure
bit 0-28 : CAN identifier (11/29 bit)
bit 29 : error message frame flag (0 = data frame, 1 = error message)
bit 30 : remote transmission request flag (1 = rtr frame)
bit 31 : frame format flag (0 = standard 11 bit, 1 = extended 29 bit)
*/
即linux重新定義了canid，這個與can總線上的格式不同，但意義類似。而且提供了filter機(jī)制，讓應(yīng)用層的socket只是關(guān)心某些canframe的包。注意，其他操作系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)方式可能不同。
使用CAN分析儀，安裝驅(qū)動，并使用CANTest工具，
選擇好設(shè)備和can通道后，并設(shè)置頻率后，即可接收和發(fā)送。

CANH接CANH，CANL接CANL

此CANTest工具運(yùn)行后，并設(shè)置速率為500KHz

另外一側(cè)，即設(shè)備側(cè)，linux中運(yùn)行
ip link set can0 down
ip link set can0 up type can bitrate 500000
即設(shè)置為500KHz。
然后運(yùn)行
cansend can0 1F334455#11223355
linux上發(fā)送上面的數(shù)據(jù)，#之前是can id，#號之后是數(shù)據(jù)。CANTest上，就會收到并顯示。

linux設(shè)備側(cè)，運(yùn)行candump -l any,0:0,#FFFFFFFF，然后CANTest上發(fā)送數(shù)據(jù)。
然后candump會告訴你保存到哪個文件，你即可
cat這個文件看到內(nèi)容。

linux側(cè)的can使用介紹，具體可以看Documentation/networking/can.txt

linux CAN應(yīng)用開發(fā)涉及的api：參考candump和cansend的代碼
struct sockaddr_can addr;
struct iovec iov;
struct msghdr msg;
struct cmsghdr cmsg;
struct can_filter rfilter;
can_err_mask_t err_mask;
struct canfd_frame frame;
struct ifreq ifr;
socket(PF_CAN, SOCK_RAW, CAN_RAW);
ioctl(s[i], SIOCGIFINDEX, &ifr)
setsockopt(s[i], SOL_CAN_RAW, CAN_RAW_ERR_FILTER,&err_mask, sizeof(err_mask)); //根據(jù)需要
setsockopt(s[i], SOL_CAN_RAW, CAN_RAW_JOIN_FILTERS,&join_filter, sizeof(join_filter)) //根據(jù)需要
setsockopt(s[i], SOL_CAN_RAW, CAN_RAW_FILTER,rfilter, numfilter sizeof(struct can_filter)); //根據(jù)需要， 設(shè)置filter，過濾某些CAN_ID的數(shù)據(jù)
setsockopt(s[i], SOL_CAN_RAW, CAN_RAW_FD_FRAMES, &canfd_on, sizeof(canfd_on)); //根據(jù)需要
bind(s[i], (struct sockaddr )&addr, sizeof(addr))
select(s[currmax-1]+1, &rdfs, NULL, NULL, timeout_current)
recvmsg(s[i], &msg, 0); //或者recv()
close(s[i]);
ifr.ifr_ifindex = if_nametoindex(ifr.ifr_name);
ioctl(s, SIOCGIFMTU, &ifr)
bind(s, (struct sockaddr *)&addr, sizeof(addr)
write(s, &frame, required_mtu)

由于linux暴露給上層的CAN網(wǎng)絡(luò)設(shè)備只支持
socket(PF_CAN, SOCK_RAW, CAN_RAW);
而android上層使用的是java，所以需要native層的service把此種socket轉(zhuǎn)為另外的tcp或者udp或者進(jìn)程間通信機(jī)制的socket才能發(fā)給java上層。

具體請參考我的免費(fèi)的linux各種驅(qū)動開發(fā)課程如下：
https://edu.51cto.com/course/17138.html

另外我的相關(guān)培訓(xùn)視頻請看：
歡迎觀看我發(fā)布的各個課程： https://edu.51cto.com/lecturer/8896847.html

我的新的更多優(yōu)惠的打包課程鏈接如下：
https://edu.51cto.com/sd/0a9d4