CAN SDK

CAN协议简介

CAN（Controller Area Network）是一种多主机、高效、实时的串行通信协议，具有较高的容错能力、实时性、低成本和高效性，因此非常适用于需要稳定和实时数据传输的嵌入式系统。

特点

多主机通信：CAN协议支持多主机架构，多个节点（设备）可以同时连接在同一总线上。
实时性：采用优先级机制，确保高优先级消息先被传输，满足实时要求。
高效性：基于消息的通信，支持广播式通信，可以减少总线带宽的占用。
容错性：具备自动错误检测、错误处理和错误恢复机制。
灵活性：通过不同的总线传输速率（从10kbps到1Mbps）和多种帧格式满足不同应用需求。

工作原理

CAN协议采用CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection）机制来控制总线访问。每个节点监听总线，当总线空闲时，节点可以发送数据。为了避免总线冲突，CAN使用位级优先级机制，通过消息ID来确定消息的优先级，ID越小的消息优先发送。

数据帧格式

CAN协议的数据帧有两种主要类型：标准帧和扩展帧。

标准帧：包含11位标识符（ID）。
扩展帧：包含29位标识符（ID）。

数据帧（Data Frame）格式

起始位：一个固定的位，用来指示数据帧的开始。
标识符：用于区分不同的消息。标准CAN帧使用11位，扩展CAN帧使用29位标识符。
控制字段：用于指示数据长度（通常为0到8字节）。
数据字段：实际传输的数据内容，最大长度为8字节。
CRC校验：用于检测数据传输是否发生错误。
应答位：接收节点确认是否成功接收到数据。
结束位：表示数据帧的结束。

优缺点

优点：

高效：提供可靠、快速的通信。
容错：具备强大的错误检测与恢复机制。
实时性强：优先级机制确保实时性。
拓展性好：节点可动态添加，不影响现有系统。

缺点：

带宽有限：尽管CAN非常高效，但其带宽（最大1 Mbps）仍有限，不能满足所有高带宽需求。
网络规模有限：随着节点数量增加，网络可能会出现延迟和带宽瓶颈。
不支持复杂的数据类型：CAN协议以字节为单位传输数据，复杂数据类型需要额外的编码和解码工作。

硬件接口

接口说明

设备共提供2路CAN端口供您使用，其接口定义为

端口序号	端口丝印	系统文件名
CAN-1	CAN-H1/CAN-L1	awlink0
CAN-2	CAN-H2/CAN-L2	awlink1

接线方式

H 和 L 分别连接到目标设备的对应端子

API说明

请您确保已经将SDK引入到项目中，SDK的相关引入可参考SDK安装章节。

SDK中封装了基础的CAN接口操作，开发人员可以通过相关API快速的控制端口的打开、关闭，进行接口消息的读写。

使用CAN接口相关操作函数，需要引用 can.h头文件。

can_init

功能

打开指定的485串口

函数原型

/**
 * @brief CAN接口初始化
 *
 * @param[in] ch     CAN接口序号，1~2
 * @param[in] bps    CAN接口波特率
 *
 * @return
 *      - 1:  成功
 *      - -1: 初始化失败
 *      - -2: 授权校验失败
 *
 */
int can_init(int ch, int bps);

参数

参数名	类型	说明
ch	int	CAN接口序号，1~2
bps	int	端口波特率，如500000

返回值

成功：1
失败：
- 初始化失败：-1
- 授权校验失败：-2

can_write

功能

CAN接口发送数据

函数原型

/**
 * @brief CAN接口发送数据
 *
 * @param ch[in]    CAN接口序号，1~2
 * @param id[in]    发送的帧ID
 * @param buf[in]   发送的帧数据
 * @param len[in]   发送的帧数据长度
 *
 * @return
 *      - >0:  写入数据长度
 *      - -1:  失败
 */
int can_write(int ch, u32 id, u8 *buf, int len);

参数

参数名	类型	说明
ch	int	CAN接口序号，1~2
id	u32	发送的帧ID
buf	u8	发送的帧数据
len	int	发送的帧数据长度

返回值

成功：>0，发送的数据长度
失败：-1

can_read

功能

CAN接口读取数据

函数原型

/**
 * @brief CAN接口读取数据
 *
 * @param ch[in]     CAN接口序号，1~2
 * @param pid[out]   读取到的帧ID
 * @param buf[out]   读取到的帧数据
 *
 * @return
 *      - >0: 读取数据长度
 *      - -1: 读取数据失败
 *//**
 * @brief CAN接口读取数据
 *
 * @param ch[in]     CAN接口序号，1~2
 * @param pid[out]   读取到的帧ID
 * @param buf[out]   读取到的帧数据
 *
 * @return
 *      - >0: 读取数据长度
 *      - -1: 读取数据失败
 */
int can_read(int ch, u32 *pid, u8 *buf);

参数

参数名	类型	说明
ch	int	CAN接口序号，1~2
pid	u32	读取到的帧ID
buf	u8	读取到的帧数据

can_close

功能

CAN接口释放

函数原型

/**
 * @brief CAN释放
 *
 * @param ch[in]    CAN接口序号，1~2
 *
 * @return
 *      - 1:  成功
 *      - -1:  失败
 */
int can_close(int ch);

参数

参数名	类型	说明
ch	int	CAN接口序号，1~2

示列代码

以下以控制第1路CAN端口为例，进行相关API操作的说明

#include "can.h"
#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>

/**
 * 模拟CAN消息循环发送线程
 */
void *can_send_thread(void *arg)
{
    // 要发送的CAN接口
    int ch = *((int *)arg);
    // 要发送的CAN帧ID
    u32 can_id = 0x123;
    // 要发送的CAN帧数据
    u8 data[8] = {0x01, 0x23, 0x45, 0x67, 0x89, 0xAB, 0xCD, 0xEF};
    // 要发送的CAN数据长度
    int len = 8;
    // 一直循环发送数据
    while (1)
    {
        // 调用SDK相关函数发送CAN消息
        int write_type = can_write(ch, can_id, data, len);
        // 发送消息失败
        if (write_type == -1)
        {
            printf("Error in sending CAN message.");
        }
        // 发送消息成功
        else
        {
            printf("CAN message sent successfully.\n");
        }
        // 休眠1秒
        usleep(1000 * 1000);
    }

    return NULL;
}

int main()
{
    // 定义CAN接口序号
    int can_channel = 1;
    // 初始化CAN接口
    int rc = can_init(can_channel, 500000);
    // 初始化失败
    if (rc < 0)
    {
        printf("Failed to initialize CAN!\n");
        return -1;
    }
    printf("Waiting for CAN message...\n");
    pthread_t send_thread;
    // 创建线程来周期性发送 CAN 消息
    if (pthread_create(&send_thread, NULL, can_send_thread, (void *)&can_channel) != 0)
    {
        perror("Failed to create send thread");
        return -1;
    }
    // 定义CAN帧ID变量，用于存储读取到的帧ID
    u32 pid;
    // 定义CAN帧数据，用于存储读取到的帧数据
    u8 buf[8];
    // 主线程来周期性读取 CAN 消息
    while (1)
    {
        // 读取CAN消息，
        int read_byte = can_read(can_channel, &pid, buf);
        // 读取消息失败
        if (read_byte == -1)
        {
            printf("Error in reading CAN message.\n");
            break;
        }
        // 读取成功，打印CAN帧ID和接收到的数据
        printf("Received CAN message: CAN ID = 0x%X, Data = ", pid);
        for (int i = 0; i < read_byte; i++)
        {
            printf("%02X ", buf[i]);
        }
        printf("\n");
        // 休眠200ms后继续尝试读取
        usleep(200 * 1000);
    }
    // 释放端口
    can_close(can_channel);
    return 0;
}