1、 History

1.1 CAN总线发展历史

控制器局域网(Controller Area Network)最早由Bosch公司于1985年研发，用于搭建车内网络。在此之前，汽车生产商使用点对点布线系统连接车内电子设备。但随着车内电子设备的增多，这种布线系统需要的连线也越来越多，使系统变得既笨重又昂贵。于是，生产商开始使用车内网络来替代点对点布线系统，以降低布线的成本、复杂度，以及系统重量。在此背景下，CAN作为一种构建智能设备网络的高集成度串行总线系统应运而生，成为车内网络的标准。由此，CAN在汽车业界迅速普及，于1993年成为国际标准(ISO 11898)。1994年后，数个CAN的高层协议标准形成，如CANopen和DeviceNet。这些新增协议也为其他市场广泛接受，现已成为工业通信标准的一部分。

1.2 从业经历中接触到的CAN总线的历史

1、aa 的分子诊断仪的加样针（Tecan）的通信
2、bb 的仪器里使用的优爱宝步进电机控制器
3、cc 的输液管理系统的通信

2、 CAN应用

CAN最初是在汽车领域诞生的，因此最常见的应用就是车内电子网络。然而在过去的二十年，越来越多的行业认识了CAN的可靠性和优势，将CAN总线应用在许多其他场合。例如有轨电车、地铁、轻轨及长途列车等都应用了CAN网络。在这些车辆中，均可发现发现多种CAN构建的网络，如连接车门单元、刹车控制器、客流计数单元等。在航空领域亦可发现CAN的应用，如飞行状态传感器、导航系统以及座舱中的计算机。此外，在航天应用中也能看到CAN总线的身影，如飞行数据分析和飞行器引擎控制系统（燃料系统、泵、线性执行器等）。
医疗设备制造商使用CAN构建医疗设备的嵌入式网络。部分医院已经使用CAN来管理整个手术室。医院通过基于CAN的系统管理手术室的各个部分，如灯光、手术台、X光机和病患床铺。升降电梯和电扶梯也采用CAN网络，通过CANopen协议连接电梯设备，如面板、控制器、电梯门和挡光器，并进行控制操作。

3、 CAN术语

3.1 隐性与显性电平

CAN控制器通过组成总线的2根线（CAN-H和CAN-L）的电位差来确定总线的电平，在任一时刻，总线上有2种电平：显性电平和隐性电平。
“显性”具有“优先”的意味，只要有一个单元输出显性电平，总线上即为显性电平，并且，“隐性”具有“包容”的意味，只有所有的单元都输出隐性电平，总线上才为隐性电平。
总线上执行逻辑上的线“与”时，显性电平的逻辑值为“0”，隐性电平为“1”。

3.2 帧类型

类型	使用	备注
数据帧	发送方通过此帧向接收方传送信息	用户发送
远程帧	接收方通过此帧向具有相同ID的发关方请示数据	用户发送
错误帧	当检测到错误时，向其它单元通知检测到错误	控制器发送
过载帧	接收方用来通知还末准备好接收一帧	控制器发送
帧间隙	用来将数据帧或远程帧与前面的帧隔开	控制器发送

3.3 数据帧格式

数据帧在结构上由7个段组成：

这里写图片描述
其中根据仲裁段ID码长度的不同，分为标准帧（CAN2.0A）和扩展帧（CAN2.0B）

3.4 远程帧格式

远程帧在结构上由6个段组成：
这里写图片描述

对于错误帧、过载帧、帧间隙攻城狮不需要知道太多的细节。

4、 Linux CAN

这里以IMX6Q，linux3.0.35为例，参考《i.MX 6Dual/6Quad Linux Reference Manual》文档中的 Chapter 32 FlexCAN Driver
首先在内核配置时，要把CAN给配置好，具体可以参考上述文档。

内核参考文档：
linux-3.0.35/Documentation/networking/can.txt

驱动源码：
linux-3.0.35/drivers/net/can/flexcan.c

4.1 主要的数据结构：

The basic CAN frame structure and the sockaddr structure are defined
in include/linux/can.h:

struct can_frame {
        canid_t can_id;  /* 32 bit CAN_ID + EFF/RTR/ERR flags */
        __u8    can_dlc; /* data length code: 0 .. 8 */
        __u8    data[8] __attribute__((aligned(8)));
};

The sockaddr_can structure has an interface index like the
PF_PACKET socket, that also binds to a specific interface:

struct sockaddr_can {
        sa_family_t can_family;
        int         can_ifindex;
        union {
                /* transport protocol class address info (e.g. ISOTP) */
                struct { canid_t rx_id, tx_id; } tp;

                /* reserved for future CAN protocols address information */
        } can_addr;
};

4.2 第一步:

初始化CAN

ifconfig canX down
ip link set canX type can tq 250 prop-seg 6 phase-seg1 7 phase-seg2 2 sjw 1
ip link set canX type can bitrate 500000
ip link set canX type can restart-ms 100
ifconfig canX up

4.3 第二步：

建立socket连接

struct  ifreq ifr;
sockaddr_can  addr;

fd = socket(PF_CAN, SOCK_RAW, CAN_RAW);
ret = ioctl(fd, SIOCGIFINDEX, &ifr);

addr.can_family = PF_CAN;
addr.can_ifindex = ifr.ifr_ifindex;
bind(fd,(struct sockaddr *)&addr,sizeof(addr))；

4.4 第三步：

接收

    fd_set                  fdRead;
    struct  can_frame       frame;
    int                     nbytes;
    struct  timeval         tv;
    memset(&frame,0,sizeof(frame));

    FD_ZERO(&fdRead);
    FD_SET(fd, &fdRead);

    tv.tv_sec   = 0;
    tv.tv_usec  = 5;   //  5us  wait time
    ret = select(fd+1, &fdRead, NULL, NULL, &tv);
    if (ret <= 0)
    {
        return ;
    }

    bool selectForRead  = FD_ISSET(fd, &fdRead);

    if (selectForRead)
    {
        socklen_t len = sizeof(addr);
        nbytes = recvfrom(fd, &frame, sizeof(struct can_frame), 0,
                          (struct sockaddr*)&addr, &len);

        if( frame.can_dlc != 0)
        {
            // get one frame
        }   
    }

发送

   struct can_frame    frame;

   FD_ZERO(&fdWrite);
   FD_SET(fd, &fdWrite);

   tv.tv_sec   = 0;
   tv.tv_usec  = 5;   //  5us  wait time
   ret = select(fd+1, NULL, &fdWrite, NULL, &tv);
   if (ret <= 0)
   {
       return;
   }
   bool selectForWrite = FD_ISSET(fd, &fdWrite);

   if (selectForWrite)
   {
        sendto(fd, &frame, sizeof(struct can_frame), 0,
                           (struct sockaddr*)&addr, sizeof(addr));
   }

文件系统

#ls /sys/class/net/can0/            
addr_assign_type  dormant           link_mode         statistics
addr_len          duplex            mtu               subsystem
address           features          netdev_group      tx_queue_len
broadcast         flags             operstate         type
carrier           ifalias           power             uevent
dev_id            ifindex           queues
device            iflink            speed

5、Tips

半双工通信，差分信号
终端电阻 100 欧姆
ID越小发送优先级越高
速率越高传送距离越短，最高1Mbps
最多一帧能传8个字节
多主模式

6、参考

https://en.wikipedia.org/wiki/CAN_bus
http://blog.csdn.net/maifansnet/article/details/48950615
http://www.cnblogs.com/pejoicen/p/3986587.html
http://blog.csdn.net/shanghaiqianlun/article/details/17794427
https://lwn.net/Articles/253425/
CAN2.0A/B 文档

CAN Bus

1、 History

1.1 CAN总线发展历史

1.2 从业经历中接触到的CAN总线的历史

2、 CAN应用

3、 CAN术语

3.1 隐性与显性电平

3.2 帧类型

3.3 数据帧格式

3.4 远程帧格式

4、 Linux CAN

4.1 主要的数据结构：

4.2 第一步:

4.3 第二步：

4.4 第三步：

5、Tips

6、参考

猜你喜欢

CAN Bus

1、 History

1.1 CAN总线发展历史

1.2 从业经历中接触到的CAN总线的历史

2、 CAN应用

3、 CAN术语

3.1 隐性与显性电平

3.2 帧类型

3.3 数据帧格式

3.4 远程帧格式

4、 Linux CAN

4.1 主要的数据结构：

4.2 第一步:

4.3 第二步：

4.4 第三步：

5、Tips

6、 参考

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6、参考