CAN總線基礎和在linux下使用實戰

CAN總線基礎和在linux下使用實戰

CAN 是Controller Area Network 的縮寫
有CANH和CANL兩線，即差分信號通信。當然設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送消息（多主控制）。
最先訪問總線的單元可獲得發送權（CSMA/CA 方式）。
多個單元同時開始發送時，發送高優先級 ID 消息的單元可獲得發送權。
沒有目標地址和源地址的概念，只有標識符，根據標識符決定優先級，根據表示符，設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送消息時，對各消息ID 的每個位進行逐個仲裁比較。仲裁獲勝（被判定為優先級最高）的單元可繼續發送消息，仲裁失利的單元則立刻停止發送而進行接收工作。這個是與CAN總線中，多個電平同時出現時，顯式電平為最終值這個機理有關。所以，設備一邊發送，一遍檢查總線的實際值，即可知道是否有別的設備在同時發送了。這種不算出錯誤，而是算仲裁是否取勝。 后面CRC檢驗錯誤等，才是錯誤。
標準格式有11 個位的標識符（Identifier: 以下稱ID），擴展格式有29 個位的ID。
通信是通過以下5 種類型的幀進行的。 數據幀、 遙控幀、錯誤幀、 過載幀、 幀間隔

作為驅動開發人員，應該了解，總線協議哪些部分是硬件實現的，哪些部分是軟件實現的。
數據幀的數據內容和遙控幀的數據內容，應該是軟件填入，并由硬件進行協助處理。錯誤幀、過載幀、幀間隔，這種東西，應該是硬件直接處理，只是可能會轉換為一個中斷控制器的一個status來通知上層軟件邏輯，出現某些問題。

對于linux軟件來說，CAN host controller驅動會把硬件收到的CAN數據組織為struct can_frame 。
linux內核代碼來看
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機制，讓應用層的socket只是關心某些canframe的包。注意，其他操作系統，實現方式可能不同。
使用CAN分析儀，安裝驅動，并使用CANTest工具，
選擇好設備和can通道后，并設置頻率后，即可接收和發送。

CANH接CANH，CANL接CANL

此CANTest工具運行后，并設置速率為500KHz

另外一側，即設備側，linux中運行
ip link set can0 down
ip link set can0 up type can bitrate 500000
即設置為500KHz。
然后運行
cansend can0 1F334455#11223355
linux上發送上面的數據，#之前是can id，#號之后是數據。CANTest上，就會收到并顯示。

linux設備側，運行candump -l any,0:0,#FFFFFFFF，然后CANTest上發送數據。
然后candump會告訴你保存到哪個文件，你即可
cat這個文件看到內容。

linux側的can使用介紹，具體可以看Documentation/networking/can.txt

linux CAN應用開發涉及的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)); //根據需要
setsockopt(s[i], SOL_CAN_RAW, CAN_RAW_JOIN_FILTERS,&join_filter, sizeof(join_filter)) //根據需要
setsockopt(s[i], SOL_CAN_RAW, CAN_RAW_FILTER,rfilter, numfilter sizeof(struct can_filter)); //根據需要， 設置filter，過濾某些CAN_ID的數據
setsockopt(s[i], SOL_CAN_RAW, CAN_RAW_FD_FRAMES, &canfd_on, sizeof(canfd_on)); //根據需要
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網絡設備只支持
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轉為另外的tcp或者udp或者進程間通信機制的socket才能發給java上層。

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