【AT-START-F425测评】+基于python-can的USB-CAN监视设备
本帖最后由 coslight 于 2022-3-7 08:49 编辑基于python-can的USB-CAN监视设备 本测试为AT-START-F425开发板的项目测试。测试想要达到的目的为，基于python环境完成一个USB-CAN监视设备的实现。试验主要完成如下几个关键内容：lUSB虚拟串口的实现lCAN总线驱动及缓冲区管理lPython-can接口的协议解析l测试基于python的can总线数据首发1、Python-can的介绍python-can库为Python提供了控制器局域网的支持，为不同的硬件设备提供了通用的抽象，并提供了一套实用程序，用于在CAN总线上发送和接收消息。python-可以在Python运行的任何地方运行；从具有商用CAN的高功率计算机到USB设备，再到运行Linux的低功率设备（例如BeagleBone或RaspberryPi）。Python-can支持很多的接口，下表描述的他支持的接口类型。
接口应用对应的接口
“socketcan”SocketCAN
“kvaser”Kvaser’sCANLIB
“serial”CANover Serial
“slcan”CANover Serial / SLCAN
“ixxat”IXXATVirtual CAN Interface
“pcan”PCANBasic API
“usb2can”USB2CANInterface
“nican”NI-CAN
“iscan”isCAN
“neovi”NEOVIInterface
“vector”Vector
“virtual”Virtual
“canalystii”CANalyst-II
“systec”SYSTECinterface
其中“slcan”接口是我们本次研究的对象，我们将让AT32F425支持python-can的slcan接口类型。Python-can的库API主要对象是BusABC和Message。其中包括如下的API：lBuslThread safe buslMessagelListenerslAsyncio supportlBroadcast ManagerlInternal API
2、USB-CAN实现2.1 USB虚拟串口虚拟串口CDC在官方的标准库例程中已经提供了。由于采用USB传输，所以对于测试设备的使用非常友好，而且速度很快，完全可以匹配CAN总线的处理能力。通过采用官方提供的例程，在系统中可以看到两个串口设备，其中COM6为仿真器提供的虚拟串口，COM8为程序产生的虚拟串口。实际测试，虚拟串口可以正确的工作。2.2 CAN接口驱动及缓冲区管理 CAN总线的使用，标准库中也已经提供了例程，但是例程中是采用1M固定波特率的一个测试，并不适合我们使用，我们需要重新调整，具体的调整要结合python-can中slcan接口中的要求，为了增加总线的处理能力，还需要为CAN总线的首发提供缓冲区。因此我们重新修改了基于slcan要求的CAN总线操作接口函数：1） CAN总线端口初始化我们采用PB8和PB9两个引脚作为CAN总线的收发引脚，因此初始化如下。static void can_gpio_config(void)
{
gpio_init_typegpio_init_struct;
/* enable the gpio clock */
crm_periph_clock_enable(CRM_GPIOB_PERIPH_CLOCK, TRUE);
gpio_default_para_init(&gpio_init_struct);
/* configure the can tx, rx pin */
gpio_init_struct.gpio_drive_strength = GPIO_DRIVE_STRENGTH_STRONGER;
gpio_init_struct.gpio_out_type = GPIO_OUTPUT_PUSH_PULL;
gpio_init_struct.gpio_mode = GPIO_MODE_MUX;
gpio_init_struct.gpio_pins = GPIO_PINS_9| GPIO_PINS_8;
gpio_init_struct.gpio_pull = GPIO_PULL_NONE;
gpio_init(GPIOB,&gpio_init_struct);
gpio_pin_mux_config(GPIOB, GPIO_PINS_SOURCE9, GPIO_MUX_4);
gpio_pin_mux_config(GPIOB,GPIO_PINS_SOURCE8, GPIO_MUX_4);
}
2） CAN总线的配置和打开CAN总线打开的时候，需要完成波特率的配置，首先定义CAN总线波特率配置所需的结构，并初始化结构，这个结构中波特率的设定是根据slcan中定义的要求来的。typedef struct
{
uint16_t baudrate_div;
uint8_t rsaw_size;
uint8_t bts1_size;
uint8_t bts2_size;
}_CAN_BAUD_CONFIG;
const _CAN_BAUD_CONFIG can_baud_conf[] =
{
//baudrate_divrsaw_size bts1_size bts2_size
{960, CAN_RSAW_1TQ, CAN_BTS1_7TQ,CAN_BTS2_2TQ},//10000: "S0",
{480, CAN_RSAW_1TQ, CAN_BTS1_7TQ,CAN_BTS2_2TQ},//20000: "S1",
{160, CAN_RSAW_1TQ, CAN_BTS1_8TQ,CAN_BTS2_3TQ},//50000: "S2",
{80, CAN_RSAW_1TQ, CAN_BTS1_8TQ,CAN_BTS2_3TQ}, //100000:"S3",
{64, CAN_RSAW_1TQ, CAN_BTS1_8TQ,CAN_BTS2_3TQ},//125000: "S4",
{32, CAN_RSAW_1TQ, CAN_BTS1_8TQ,CAN_BTS2_3TQ}, //250000:"S5",
{16, CAN_RSAW_1TQ, CAN_BTS1_8TQ,CAN_BTS2_3TQ},//500000: "S6",
{8, CAN_RSAW_1TQ, CAN_BTS1_12TQ, CAN_BTS2_3TQ},//750000: "S7",
{8, CAN_RSAW_1TQ, CAN_BTS1_8TQ,CAN_BTS2_3TQ}, //1000000:"S8",
//83300:"S9",
};
定义CAN总线的打开函数，其中包含CAN接口配置和中断配置。int can_open(_SLCAN_CAN_STA slcan_sta)
{
can_base_typecan_base_struct;
can_baudrate_type can_baudrate_struct;
can_filter_init_type can_filter_init_struct;
/* enable the can clock */
crm_periph_clock_enable(CRM_CAN1_PERIPH_CLOCK, TRUE);
/* can base init */
can_default_para_init(&can_base_struct);
can_base_struct.mode_selection = CAN_MODE_COMMUNICATE;
can_base_struct.ttc_enable = FALSE;
can_base_struct.aebo_enable = TRUE;
can_base_struct.aed_enable = TRUE;
can_base_struct.prsf_enable = FALSE;
can_base_struct.mdrsel_selection = CAN_DISCARDING_FIRST_RECEIVED;
can_base_struct.mmssr_selection = CAN_SENDING_BY_ID;
can_base_init(CAN1, &can_base_struct);
/* can baudrate, set boudrate = pclk/(baudrate_div*(1 + bts1_size + bts2_size)) */
if(slcan_sta.baud <= 9)
{
can_baudrate_struct.baudrate_div =can_baud_conf.baudrate_div;
can_baudrate_struct.rsaw_size =can_baud_conf.rsaw_size;
can_baudrate_struct.bts1_size =can_baud_conf.bts1_size;
can_baudrate_struct.bts2_size =can_baud_conf.bts2_size;
can_baudrate_set(CAN1,&can_baudrate_struct);
}
else
{
/*disable the can clock */
crm_periph_clock_enable(CRM_CAN1_PERIPH_CLOCK, FALSE);
/*初始化错误*/
return -1;
}
/* can filter init */
can_filter_init_struct.filter_activate_enable = TRUE;
can_filter_init_struct.filter_mode = CAN_FILTER_MODE_ID_MASK;
can_filter_init_struct.filter_fifo = CAN_FILTER_FIFO0;
can_filter_init_struct.filter_number = 0;
can_filter_init_struct.filter_bit = CAN_FILTER_32BIT;
can_filter_init_struct.filter_id_high = 0;
can_filter_init_struct.filter_id_low = 0;
can_filter_init_struct.filter_mask_high = 0;
can_filter_init_struct.filter_mask_low = 0;
can_filter_init(CAN1, &can_filter_init_struct);
/* can interrupt config */
nvic_irq_enable(CAN1_IRQn, 0x01,0x00);
can_interrupt_enable(CAN1, CAN_RF0MIEN_INT, TRUE);
return 0;
}
3） CAN总线的关闭
关闭CAN总线时钟，同时关闭中断。
void can_close(void)
{
can_interrupt_enable(CAN1,CAN_RF0MIEN_INT, FALSE);
/* disable the can clock */
crm_periph_clock_enable(CRM_CAN1_PERIPH_CLOCK, FALSE);
}
4） CAN总线的收发缓冲区定义为了提高CAN总线的瞬时数据吞吐率，定义了CAN总线的收发缓冲区。#define_CAN_RX_MAX_FRAME 600
typedef struct
{
uint16_t head;
uint16_t tail;
can_rx_message_type buf;
}_CAN_RX_STRUCT;
_CAN_RX_STRUCTcan_rx_buf;
#define_CAN_TX_MAX_FRAME 100
typedef struct
{
uint16_t head;
uint16_t tail;
can_tx_message_type buf;
}_CAN_TX_STRUCT;
_CAN_TX_STRUCTcan_tx_buf;
在CAN总线的接收中断中，完成CAN接收缓冲区的填充，然后再慢慢的把它转为slcan协议支持的数据帧发送到CDC口。3、slcan接口的协议解析 slcan接口时python-can库中一个基于串口的协议，我们采用的时USB虚拟串口，所以这个协议正好适合我们。Slcan接口协议采用ASCII码的方式进行数据交互，所以效率稍微低一点，不过再PC系统里面却比较好处理。1）关闭can接口 发送字符“C”。2） 打开can接口 发送字符“O”3） can波特率设置 发送字符”S”+一个ASCII码数字。具体含义如下：
序号波特率（bps）发送命令
110K“S0”
220K“S1”
350K“S2”
4100K“S3”
5125K“S4”
6250K“S5”
7500K“S6”
8750K“S7”
91M“S8”
1083.3K“S9”
4) 接收数据帧 数据帧的构成包括：帧类型字符+CANID+数据长度+数据+“\r“ 扩展帧： “T1234567890123456789ABCDEF”帧类型：“T” CANid：12345678 dlc：9 data：01 23 45 67 89 AB CD EF
标准帧：“t12340123456789ABCDEF”帧类型：“t” CANid：123 dlc：4 data：01 23 45 67 89 AB CD EF
标准远程帧： “r1234”帧类型：“r” CANid：123 dlc：4
扩展远程帧：“R123456789”帧类型：“R” CANid：12345678 dlc：9
5）发送数据帧 格式同接收
4、测试环境4.1 PC端CAN测试节点为了测试整体运行效果，我们还需要一个其它的CAN总线收发器。4.2 基于python的USB-CAN编程 当我们的程序可以正确的运行起来后，我们需要编写一个python的测试程序，前提是我们已经安装了python-can库。 安装方法为： pip install python-can Python的测试程序为：# import the library
import can
# create a bus instance
# many other interfaces are supported as well (see documentation)
bus = can.Bus(interface='slcan',
channel='COM8',
bitrate=125000,
receive_own_messages=True)
'''# send a message
message = can.Message(arbitration_id=123, is_extended_id=True,
data=)
bus.send(message, timeout=0.2)
# iterate over received messages
for msg in bus:
print(f"{msg.arbitration_id:X}: {msg.data}")
# or use an asynchronous notifier
notifier = can.Notifier(bus, )'''
''' 发送信息 '''
def send_one():
#bus = can.interface.Bus();
msg = can.Message(arbitration_id=0x7f,
data=,
is_extended_id=False)
try:
''' 发送信息 '''
bus.send(msg)
print("Message sent on {}".format(bus.channel_info))
except can.CanError:
print("Message NOT sent")
def recv():
#bus = can.interface.Bus();
''' 接收信息 '''
msg = bus.recv(100)
try:
bus.send(msg)
print(msg)
# print(msg.data) #接收回来的第一个字节的数据
# print(msg.arbitration_id) # 接收回来的ID
return msg
except can.CanError:
print("Message NOT sent")
if __name__ == "__main__":
''' can_setup("can1"); '''
# send_one()
while True:
recv()
''' can_stop("can1"); '''
5、实际运行效果 搭建的基本环境，由于开发板没有CAN物理接口，所以外接了一个物理接口
PC端CAN节点工具的运行效果Python在使用我们制作的USB-CAN监视设备进行数据收发测试数据，环境是基于VSCode搭建的。数据收发及操作过程的演示视频
为大家积极的态度点个赞 这个不错 这个代码在哪里,学习一下 这是写的监测软件么？ 楼主厉害啊 其实就是USBCAN分析仪吧 怎么自动识别波特率呢? 这个方案做的不错，学习一下。 厂家一般不会提供PYTHON的例子吧 python-can库为Python提供了控制器局域网的支持,为不同的硬件设备提供了通用的抽象 如何用usb/can总线适配器解析CAN协议呢? 应该不会给提供吧
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