Linux上使用CAN通信的方法

一幢痘、CAN協(xié)議簡介

1.1 CAN發(fā)展歷程

CAN發(fā)展的重要歷史事件

1.2 標準CAN與拓展CAN區(qū)別

CAN 1.0 定義的 CAN 具有 11 位消息標識唬格，提供可能的 2048 個消息標識符。2.0 版允許有效的 29 位消息 ID颜说。為了使新的 CAN 設(shè)備與舊的實現(xiàn)兼容购岗，CAN 2.0 規(guī)范分為兩部分，2.0A 和 2.0B门粪。在 CAN 2.0A 中喊积，消息格式與僅使用 11 位消息 ID 的舊版本 CAN 一致。 CAN 2.0B 中玄妈，允允許有效的 29 位消息 ID乾吻，然后可以在被動或主動模式下實現(xiàn) CAN 2.0B髓梅。CAN 版本 1.0 和 2.0A 被稱為“標準 CAN”，因為它們都使用 11 位消息 ID溶弟。CAN 2.0 B 被稱為“擴展 CAN”女淑，因為它使用擴展的 29 位消息 ID

1.3 參考

https://www.can-cia.org/can-knowledge/can/can-history/
https://en.wikipedia.org/wiki/CAN_bus#History
https://www.edaboard.com/threads/difference-between-can1-0-and-can-2-0.217912/

二、基于CAN的典型應(yīng)用協(xié)議

SAE J1939/ISO11783
CANOpen
CANaerospace
DeviceNet
NMEA 2000

三辜御、Linux上使用CAN的幾種方式

3.1 Linux中CAN設(shè)備掛載的總線類型

Linux可以通過串口鸭你、USB、網(wǎng)口擒权、PCIE等接口與CAN設(shè)備間接進行通信袱巨。

CAN設(shè)備連接在不同的硬件接口時，意味著CAN設(shè)備被掛載在Linux中不同的總線上碳抄，如USB總線愉老、PCI-E總線（直接通過PCI-E與linux通訊），因此Linux采用不同的通訊協(xié)議與CAN設(shè)備進行通訊剖效。

3.2 CAN轉(zhuǎn)串口

  • 設(shè)備形態(tài)：
    CAN轉(zhuǎn)串口
  • 數(shù)據(jù)傳輸流程：

Linux->串口->單片機->CAN

  • 通訊協(xié)議：

利用linux自帶的串口庫嫉入，或ros的serial庫對串口進行讀寫。

通過定義串口協(xié)議璧尸，如10個字節(jié)咒林，前兩個字節(jié)為CAN ID，后面8個字節(jié)為CAN Data爷光。通過此對串口發(fā)送數(shù)據(jù)垫竞，讓單片機對其進行轉(zhuǎn)換為CAN數(shù)據(jù)。

協(xié)議參考：https://manual.zlg.cn/web/#/64/2607

3.3 CAN轉(zhuǎn)USB

  • 設(shè)備形態(tài)：
    CAN轉(zhuǎn)USB

注意蛀序，不是所有的周立功CAN轉(zhuǎn)USB設(shè)備都支持Linux欢瞪，見表：https://manual.zlg.cn/web/#/146

  • 數(shù)據(jù)傳輸流程：

Linux->USB->單片機->CAN

  • 通訊協(xié)議：

與CAN轉(zhuǎn)串口不一樣，利用的庫是libusb和libusbcan徐裸，對CAN轉(zhuǎn)USB數(shù)據(jù)直接進行讀寫

libusb是linux驅(qū)動遣鼓，可以操作USB接口對USB設(shè)備進行讀寫操作。

libusbcan是CAN轉(zhuǎn)USB設(shè)備廠商給的驅(qū)動重贺，其中定義了can數(shù)據(jù)幀的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)體譬正，填充相應(yīng)的CAN ID和CAN Data，最后通過USB進行讀寫檬姥。

協(xié)議參考：https://manual.zlg.cn/web/#/55/2282

3.4 CAN轉(zhuǎn)網(wǎng)

  • 設(shè)備形態(tài)：

    CAN轉(zhuǎn)網(wǎng)

  • 數(shù)據(jù)傳輸流程：

Linux->TCP(UDP)/IP->單片機->CAN

  • 通訊協(xié)議：

利用Linux的socket庫對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進行讀寫操作。

Linux通過IP地址利用Socket與CAN設(shè)備通信粉怕，一個TCP/UDP幀包中包含若干個連續(xù)的CAN幀健民，每個CAN幀包含若干個字節(jié)，包含CAN ID和CAN Data贫贝。

協(xié)議參考：https://manual.zlg.cn/web/#/67/2693

3.5 CAN轉(zhuǎn)PCI-E

  • 設(shè)備形態(tài)：
    PCI-E轉(zhuǎn)CAN

注意周立公CAN轉(zhuǎn)PCI-E設(shè)備秉犹，型號PCI-5010-P不支持Linux：https://manual.zlg.cn/web/#/146

  • 數(shù)據(jù)傳輸流程：

Linux->SocketCAN->單片機->CAN

  • 通訊協(xié)議：

Linux提供了SocketCAN接口蛉谜，使得CAN總線通信近似于和以太網(wǎng)的通信。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備通過IP確定地址崇堵，CAN設(shè)備通過CAN ID確定地址型诚，如can0，can1...

CAN ID可以通過ifconfig -a查看

Linux利用SocketCAN庫根據(jù)CAN的設(shè)備ID對其進行讀寫操作鸳劳，CAN的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在Socket CAN中被結(jié)構(gòu)體定義狰贯，填充相應(yīng)數(shù)據(jù)后發(fā)送即可。

協(xié)議參考：https://manual.zlg.cn/web/#/77/3180

3.6 USB轉(zhuǎn)CAN（CANable）

  • 設(shè)備形態(tài)：
    USB轉(zhuǎn)CAN（SocketCAN）

開源地址：https://canable.io/

淘寶有售賣

  • 數(shù)據(jù)傳輸流程：

注意與上面周立功的CAN轉(zhuǎn)USB設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸流程不同赏廓，利用的是SocketCAN涵紊，不是USB。

Linux->SocketCAN->單片機->CAN

  • 通訊協(xié)議：

Linux利用SocketCAN庫根據(jù)CAN的設(shè)備ID對其進行讀寫操作幔摸，CAN的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在Socket CAN中被結(jié)構(gòu)體定義摸柄，填充相應(yīng)數(shù)據(jù)后發(fā)送即可。

SocketCAN簡介：https://en.wikipedia.org/wiki/SocketCAN
協(xié)議參考1：https://canable.io/getting-started.html#socketcan-linux
協(xié)議參考2：https://manual.zlg.cn/web/#/77/3180

四既忆、ROS中的CAN通信

4.1 ROS提供三個層次的驅(qū)動庫

三個層次的驅(qū)動庫

socketcan_interface是較為底層的包跃脊，與Linux的socketcan打交道。

socketcan_bridge是ros中最常用的包庆亡，通過將接收到的topic轉(zhuǎn)換為can數(shù)據(jù)發(fā)出去匾乓，或者把接收到的can數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為ros的topic。

ros_canopen是基于canopen應(yīng)用協(xié)議的包又谋，是上層協(xié)議拼缝。

4.2 socketcan_bridge包

該功能以三個節(jié)點的形式提供：socketcan_bridge_node、socketcan_to_topic_node和topic_to_socketcan_node彰亥。要從同一個 CAN 設(shè)備接收和發(fā)送幀咧七，需要使用socketcan_bridge_node來防止每個發(fā)送的消息都回顯到接收主題。

4.2.1 socketcan_bridge_node

從 SocketCAN 設(shè)備接收幀并將這些幀發(fā)布到主題上任斋，同時它偵聽 CAN 消息并將這些消息發(fā)送到 SocketCAN继阻。發(fā)送到 CAN 設(shè)備的幀不會作為接收消息發(fā)布。

  • 訂閱的話題名稱：sent_messages(can_msgs/Frame)废酷，此處收到的消息將被發(fā)送到 SocketCAN 設(shè)備瘟檩。

  • 發(fā)布的話題名稱：received_messages (can_msgs/Frame)，在 SocketCAN 設(shè)備上接收到的幀在本主題中發(fā)布澈蟆。

  • ROS節(jié)點參數(shù)：~can_device (string, default: can0)墨辛，SocketCAN 設(shè)備的名稱，默認情況下這些設(shè)備被命名為can0及以上趴俘。

4.2.2 socketcan_to_topic_node

將在 SocketCAN 設(shè)備上接收到的幀發(fā)布到topic睹簇。

  • 發(fā)布的話題名稱：received_messages (can_msgs/Frame)奏赘，在 SocketCAN 設(shè)備上接收到的幀在本主題中發(fā)布。

  • ROS節(jié)點參數(shù)：~can_device (string, default: can0)太惠，SocketCAN 設(shè)備的名稱磨淌，默認情況下這些設(shè)備被命名為can0及以上。

4.2.3 topic_to_socketcan_node

將收到的topic的 CAN 消息發(fā)送到 SocketCAN 設(shè)備凿渊。

  • 訂閱的話題名稱：sent_messages(can_msgs/Frame)梁只，此處收到的消息將被發(fā)送到 SocketCAN 設(shè)備。

  • ROS節(jié)點參數(shù)：~can_device (string, default: can0)嗽元，SocketCAN 設(shè)備的名稱敛纲，默認情況下這些設(shè)備被命名為can0及以上。

4.3 基于ROS中轉(zhuǎn)節(jié)點松耦合的CAN通信

4.3.1 松耦合需求的原因

對于一些成熟的包剂癌，或者比較復(fù)雜的包淤翔，要想把其中的topic轉(zhuǎn)為CAN數(shù)據(jù)發(fā)出去，有兩種修改方式：

    1. 直接修改源碼中相應(yīng)topic的數(shù)據(jù)類型佩谷，或者在源碼中新發(fā)布一個can_msgs/Frame數(shù)據(jù)類型旁壮，名稱為sent_messages的topic
    1. 新建一個中轉(zhuǎn)節(jié)點，接收該復(fù)雜節(jié)點的topic（消息類型為該復(fù)雜節(jié)點的消息類型）谐檀，將其轉(zhuǎn)換為一個can_msgs/Frame數(shù)據(jù)類型抡谐，名稱為sent_messages的topic，將反饋的can信息桐猬，通過指定的topic麦撵，反饋給該復(fù)雜節(jié)點。

第二種方式更為簡單和快速溃肪，但會增加通信中轉(zhuǎn)延時免胃，ROS的節(jié)點通信是基于TCP/IP，對于本機節(jié)點通信而言惫撰，此延時大概在1ms以內(nèi)（百兆網(wǎng)卡以上）羔沙。

4.3.2 中轉(zhuǎn)節(jié)點

對于該中轉(zhuǎn)節(jié)點，需要訂閱兩個topic厨钻，發(fā)布兩個topic

  • 訂閱：
  1. 復(fù)雜節(jié)點發(fā)布的topic
  2. socketcan_bridge_node節(jié)點的topic：received_messages
  • 發(fā)布：
  1. 復(fù)雜節(jié)點訂閱的topic
  2. socketcan_bridge_node節(jié)點的topic：sent_messages

4.3.3 CAN數(shù)據(jù)幀

socketcan_bridge_node的話題的消息類型都為ROS內(nèi)置消息類型can_msgs/Frame：

Header header
uint32 id
bool is_rtr
bool is_extended
bool is_error
uint8 dlc
uint8[8] data

需要填充的數(shù)據(jù)是

  • id：CAN ID
  • dlc：數(shù)據(jù)長度扼雏，一般為8
  • is_extended：是否是拓展幀，一般為0
  • uint8[8] data：can數(shù)據(jù)

4.3.4 使用

一般把該中轉(zhuǎn)節(jié)點與socketcan_bridge_node放在一個launch文件中夯膀。

如果socketcan_bridge_node節(jié)點的名稱沖突了诗充，可以在launch文件中添加group，或者remap話題名稱诱建。

五其障、總結(jié)

推薦CANable + socketcan_bridge包實現(xiàn)ROS中的CAN通信！

Github：https://github.com/wanghuohuo0716/ros_can_driver

ROS socketcan_bridge包使用參考：
https://blog.csdn.net/zyf_to_utopia/article/details/116209605
https://blog.csdn.net/m0_58322903/article/details/121630592
https://blog.csdn.net/wangrunhuan/article/details/117962857

SocketCAN介紹：
https://en.wikipedia.org/wiki/SocketCAN

最后編輯于 ：
?著作權(quán)歸作者所有,轉(zhuǎn)載或內(nèi)容合作請聯(lián)系作者
  • 人面猴
    序言：七十年代末涂佃，一起剝皮案震驚了整個濱河市励翼，隨后出現(xiàn)的幾起案子，更是在濱河造成了極大的恐慌辜荠，老刑警劉巖汽抚，帶你破解...
    沈念sama閱讀 212,599評論 6贊 492
  • 死咒
    序言：濱河連續(xù)發(fā)生了三起死亡事件，死亡現(xiàn)場離奇詭異伯病，居然都是意外死亡造烁，警方通過查閱死者的電腦和手機，發(fā)現(xiàn)死者居然都...
    沈念sama閱讀 90,629評論 3贊 385
  • 救了他兩次的神仙讓他今天三更去死
    文/潘曉璐 我一進店門午笛，熙熙樓的掌柜王于貴愁眉苦臉地迎上來惭蟋，“玉大人，你說我怎么就攤上這事药磺「孀椋” “怎么了？”我有些...
    開封第一講書人閱讀 158,084評論 0贊 348
  • 道士緝兇錄：失蹤的賣姜人
    文/不壞的土叔 我叫張陵癌佩，是天一觀的道長木缝。 經(jīng)常有香客問我，道長围辙，這世上最難降的妖魔是什么我碟？ 我笑而不...
    開封第一講書人閱讀 56,708評論 1贊 284
  • ?港島之戀（遺憾婚禮）
    正文 為了忘掉前任，我火速辦了婚禮姚建，結(jié)果婚禮上矫俺，老公的妹妹穿的比我還像新娘。我一直安慰自己掸冤，他們只是感情好厘托，可當我...
    茶點故事閱讀 65,813評論 6贊 386
  • 惡毒庶女頂嫁案：這布局不是一般人想出來的
    文/花漫 我一把揭開白布。 她就那樣靜靜地躺著贩虾，像睡著了一般催烘。 火紅的嫁衣襯著肌膚如雪。 梳的紋絲不亂的頭發(fā)上缎罢，一...
    開封第一講書人閱讀 50,021評論 1贊 291
  • 城市分裂傳說
    那天伊群，我揣著相機與錄音，去河邊找鬼策精。 笑死舰始，一個胖子當著我的面吹牛，可吹牛的內(nèi)容都是我干的咽袜。 我是一名探鬼主播丸卷，決...
    沈念sama閱讀 39,120評論 3贊 410
  • 雙鴛鴦連環(huán)套：你想象不到人心有多黑
    文/蒼蘭香墨 我猛地睜開眼，長吁一口氣：“原來是場噩夢啊……” “哼询刹！你這毒婦竟也來了谜嫉？” 一聲冷哼從身側(cè)響起萎坷，我...
    開封第一講書人閱讀 37,866評論 0贊 268
  • 萬榮殺人案實錄
    序言：老撾萬榮一對情侶失蹤，失蹤者是張志新（化名）和其女友劉穎沐兰，沒想到半個月后哆档，有當?shù)厝嗽跇淞掷锇l(fā)現(xiàn)了一具尸體，經(jīng)...
    沈念sama閱讀 44,308評論 1贊 303
  • ?護林員之死
    正文 獨居荒郊野嶺守林人離奇死亡住闯，尸身上長有42處帶血的膿包…… 初始之章·張勛 以下內(nèi)容為張勛視角 年9月15日...
    茶點故事閱讀 36,633評論 2贊 327
  • ?白月光啟示錄
    正文 我和宋清朗相戀三年瓜浸，在試婚紗的時候發(fā)現(xiàn)自己被綠了。 大學時的朋友給我發(fā)了我未婚夫和他白月光在一起吃飯的照片比原。...
    茶點故事閱讀 38,768評論 1贊 341
  • 活死人
    序言：一個原本活蹦亂跳的男人離奇死亡插佛，死狀恐怖，靈堂內(nèi)的尸體忽然破棺而出量窘，到底是詐尸還是另有隱情雇寇，我是刑警寧澤，帶...
    沈念sama閱讀 34,461評論 4贊 333
  • ?日本核電站爆炸內(nèi)幕
    正文 年R本政府宣布绑改，位于F島的核電站谢床，受9級特大地震影響，放射性物質(zhì)發(fā)生泄漏厘线。R本人自食惡果不足惜识腿，卻給世界環(huán)境...
    茶點故事閱讀 40,094評論 3贊 317
  • 男人毒藥：我在死后第九天來索命
    文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一處隱蔽的房頂上張望造壮。 院中可真熱鬧渡讼，春花似錦、人聲如沸耳璧。這莊子的主人今日做“春日...
    開封第一講書人閱讀 30,850評論 0贊 21
  • 一樁弒父案，背后竟有這般陰謀
    文/蒼蘭香墨 我抬頭看了看天上的太陽旨枯。三九已至蹬昌，卻和暖如春，著一層夾襖步出監(jiān)牢的瞬間攀隔，已是汗流浹背皂贩。 一陣腳步聲響...
    開封第一講書人閱讀 32,082評論 1贊 267
  • 情欲美人皮
    我被黑心中介騙來泰國打工， 沒想到剛下飛機就差點兒被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留昆汹，地道東北人明刷。 一個月前我還...
    沈念sama閱讀 46,571評論 2贊 362
  • 代替公主和親
    正文 我出身青樓，卻偏偏與公主長得像满粗，于是被迫代替她去往敵國和親辈末。 傳聞我的和親對象是個殘疾皇子，可洞房花燭夜當晚...
    茶點故事閱讀 43,666評論 2贊 350

推薦閱讀更多精彩內(nèi)容

  • DBUS是一種高級的進程間通信機制。DBUS支持進程間一對一和多對多的對等通信挤聘，在多對多的通訊時轰枝，需要后臺進程的角...
    愛喝茶de公羊雁蘭閱讀 683評論 0贊 1
  • 安裝最新版cmake & cmake https://blog.csdn.net/u011291667/artic...
    Jimmy_Tong閱讀 1,236評論 0贊 0
  • 作者：良知猶存 轉(zhuǎn)載授權(quán)以及圍觀：歡迎添加微信公眾號：羽林君 前言 主題：串口是一種設(shè)備間常用的通訊接口，ross...
    良知猶存閱讀 1,384評論 0贊 1
  • 需要注意的點： ------ 1组去、單片機讀取編碼器脈沖時采用外部中斷方式的缺點狸膏，由于脈沖頻率較高，單片機頻繁進入外...
    鄒y閱讀 345評論 0贊 1
  • 發(fā)現(xiàn) 關(guān)注 消息 iOS 第三方庫添怔、插件、知名博客總結(jié) 作者大灰狼的小綿羊哥哥關(guān)注 2017.06.26 09:4...
    肇東周閱讀 12,066評論 4贊 62