• 汽车电子 -- CAN报文接收解析和发送组包


    之前已经讲过如何生成DBC文件了,程序中该如何解析DBC呢?
    其中包括接收CAN报文解析和发送CAN报文组包??

    一、Motorola和Intel格式

    dbc里的信号Signals,其中里面有两种数据格式 Motorola和Intel格式。

    在这里插入图片描述
    之前C语言里,讲过无数遍的大小端,排上用场了。
    参看:C语言再学习-- 大端小端详解(转)

    举个例子,比如数字 0x12 34 56 78在内存中的表示形式为:
    1)大端模式:
    低地址 -----------------> 高地址
    0x12 | 0x34 | 0x56 | 0x78

    2)小端模式:
    低地址 ------------------> 高地址
    0x78 | 0x56 | 0x34 | 0x12

    MSB和LSB:
    MSB: MoST Significant Bit ------- 最高有效位
    LSB: Least Significant Bit ------- 最低有效位

    先看一下,Motorola和Intel格式的区别。

    Intel 格式 layout:
    在这里插入图片描述
    Motorola 格式 layout:
    在这里插入图片描述

    关于CAN报文,用Motorola,还是Intel格式,只在信号数据跨字节解析时,才有区别。单个字节数据没有区别。

    当信号在一个字节内实现(信号不跨字节)时,Intel模式和Motorola模式的信号字节顺序,完全一样:
    信号的高位(MSB)放在该字节的高位,信号的低位(LSB)放在该字节的低位。在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述
    如果是信号数据跨字节解析,才有区别。

    Motorola格式即大端,信号的高位(MSB)放在低字节的高位,信号的低位(LSB)放在高字节的低位。反映到矩阵图中就是以起始位为原点,自下而上填充。Motorola格式,MSB在LSB上面。
    在这里插入图片描述

    Intel格式即小端,信号的高位(MSB)放在高字节的高位,信号的低位(LSB)放在低字节的低位;,反映到矩阵图中就是以起始位为原点,自上而下填充。Intel格式,MSB在LSB下面。

    在这里插入图片描述
    总结就一句话:
    Intel格式(小端模式 ): “高位在后,低位在前”;
    Motorola格式(大端模式): “高位在前,低位在后”。

    解析报文和接收报文都是分为两种方式的,一种是使用位操作、一种是使用位域。

    二、CAN接收报文解析

    1、Intel格式 CAN接收报文解析

    在这里插入图片描述

    VehLength = ((((uint32_t)paraData[1] & 0x07) << 8)
    		 	 	 | ((uint32_t)paraData[0]));
    		 	 	 
    VehWidth = ((((uint32_t)paraData[1] & 0xF8) >> 3)
    		 	 	 	 | (((uint32_t)paraData[2] & 0x0F) << 5));
    		 	 	 	 
    VehWheelBase = ((((uint32_t)paraData[2] & 0xF0) >> 4)
    		 	 	 	 | (((uint32_t)paraData[3] & 0x7F) << 4));
    		 	 	 	 
    VehRearOverhang = ((((uint32_t)paraData[3] & 0x80) >> 7)
    		 	 	 	 | (((uint32_t)paraData[4]) << 1)
    					 | (((uint32_t)paraData[5] & 0x01) << 9));
    					 
    VehLeftToSRR = ((((uint32_t)paraData[5] & 0xFE) >> 1)
    		 	 	 	 | (((uint32_t)paraData[6] & 0x0F) << 7));
    		 	 	 	 
    VehInstallAngle = ((((uint32_t)paraData[6] & 0xF0) >> 4)
    		 	 	 	 | (((uint32_t)paraData[7] & 0x1F) << 4));
    
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    2、Motorola格式 CAN接收报文解析

    在这里插入图片描述

    tmp_VehicleSpdUint = ((((uint16_t)paraData[1])&0x01) << 14) + ((((uint16_t)paraData[2])&0xFF) << 6) + (((uint16_t)paraData[3]) >> 2);
    
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    3、最后,乘以factor加上offset

    在这里插入图片描述

    tmpYawRateF = (((float)tmpYawRateU) * 0.01f) - 81.91f;
    
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    三、CAN发送报文组包

    1、首先,减去offset除以factor

    在这里插入图片描述

    tmpYawRateF = (((uint16_t)tmpYawRateU) +81.91) /0.01;
    
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    2、Intel格式 CAN发送报文组包

    在这里插入图片描述

    	messageBuffer[0] |= (uint8_t)(CIPVVehPara.VehLength & 0x00FF);
    	messageBuffer[1] |= (uint8_t)((CIPVVehPara.VehLength & 0x0700) >> 8);
    	messageBuffer[1] |= (uint8_t)((CIPVVehPara.VehWidth & 0x001F) << 3);
    	messageBuffer[2] |= (uint8_t)((CIPVVehPara.VehWidth & 0x01E0) >> 5);
    	messageBuffer[2] |= (uint8_t)((CIPVVehPara.VehWheelBase & 0x000F) << 4);
    	messageBuffer[3] |= (uint8_t)((CIPVVehPara.VehWheelBase & 0x07F0) >> 4);
    	messageBuffer[3] |= (uint8_t)((CIPVVehPara.VehRearOverhang & 0x0001) << 7);
    	messageBuffer[4] |= (uint8_t)((CIPVVehPara.VehRearOverhang & 0x01FE) >> 1);
    	messageBuffer[5] |= (uint8_t)((CIPVVehPara.VehRearOverhang & 0x0200) >> 9);
    	messageBuffer[5] |= (uint8_t)((CIPVVehPara.VehLeftToSRR & 0x007F) << 1);
    	messageBuffer[6] |= (uint8_t)((CIPVVehPara.VehLeftToSRR & 0x0780) >> 7);
    	messageBuffer[6] |= (uint8_t)(((CIPVVehPara.VehInstallAngle+VEH_INSTALL_ANGLE_OFFSET) & 0x000F) << 4);
    	messageBuffer[7] |= (uint8_t)(((CIPVVehPara.VehInstallAngle+VEH_INSTALL_ANGLE_OFFSET) & 0x01F0) >> 4);
    
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    3、Motorola格式 CAN发送报文组包

    在这里插入图片描述

    	messageBuffer[0] |= (uint8_t)((POS_X & 0x7F80) >> 7);
    	messageBuffer[1] |= (uint8_t)((POS_X & 0x007F) << 1);
    	messageBuffer[1] |= (uint8_t)((POS_Y & 0x4000) >> 14);
    	messageBuffer[2] |= (uint8_t)((POS_Y & 0x3FC0) >> 6);
    	messageBuffer[3] |= (uint8_t)((POS_Y & 0x003F) << 2);
    	messageBuffer[3] |= (uint8_t)((SPD_X & 0x0C00) >> 10);
    	messageBuffer[4] |= (uint8_t)((SPD_X & 0x03FC) >> 2);
    	messageBuffer[5] |= (uint8_t)((SPD_X & 0x0003) << 6);
    	messageBuffer[5] |= (uint8_t)((SPD_Y & 0x3F00) >> 8);
    	messageBuffer[6] |= (uint8_t)(SPD_Y & 0x00FF);
    	messageBuffer[7] |= (uint8_t)((TargetMovingFlag & 0x01) << 7);
    	messageBuffer[7] |= (uint8_t)(gFrameOrder & 0x7F);
    
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    四、位域

    上面那种位操作的方法是可以的,不过太麻烦了点。
    再简单一点的方法是使用位域。

    1、CAN报文发送组包

    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述
    位域:

    typedef struct
    {
    	uint64_t objNum						:8;
    	uint64_t roadNum					:4;
    	uint64_t res1						:4;
    	uint64_t objReportCnt				:16;
    	uint64_t objReportItf				:4;
    	uint64_t res2						:16;
    	uint64_t FMRHdInfoCounter			:4;
    	uint64_t FMRHdInfoChecksum			:8;
    }FMR_Obj_Hd_Info;
    
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    CAN报文发送组包:

    	uint8_t SendData[8] = {0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00};
    	FMR_Obj_Hd_Info *pFMR_Obj_Hd_Info = (FMR_Obj_Hd_Info *)SendData;
    	pFMR_Obj_Hd_Info->objNum = 0;
    	pFMR_Obj_Hd_Info->roadNum = 0;
    	pFMR_Obj_Hd_Info->objReportCnt = 0;
    	pFMR_Obj_Hd_Info->objReportItf = 0;
    	pFMR_Obj_Hd_Info->FMRHdInfoCounter = 0;
    	pFMR_Obj_Hd_Info->FMRHdInfoChecksum = 0;
    	//CAN 发送SendData
    
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    2、CAN报文接收解析

    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述
    位域:

    typedef struct 
    {
        uint64_t CType       :2;  
        uint64_t Type        :4;  
        uint64_t Activity    :1;  
        uint64_t Validity    :1; 
        uint64_t RESERVED1   :16;
        uint64_t Distance    :16;
        uint64_t RESERVED2   :24; 
    }Command_t;
    
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    CAN报文接收解析:

    void MsgParse(uint32_t FrameID, uint8_t *pData, uint8_t len)
    {
    	Command_t *sCommand = (Command_t *)(pData);
    	//使用解析的CAN报文
    	if(sCommand->Type != 0x00)
        {
        	return;
        }
    }
    
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    不过使用位域需要注意的是,处理器的大小端要和CAN报文的一致。否则还是用位操作合适。
    例如:
    下面这个CPU Endianness(字节顺序)为 Little(小端)。那么就不能使用位域接收解析和发送组包 Motorola格式(大端模式)的报文。
    在这里插入图片描述

    五、CAN报文打包解包公用函数

    参看:CAN报文打包解包公用函数

    其实更简单的方法,是使用CAN报文打包解包函数。
    不过,因CAN报文存在motorola和Intel不同字序,整型、浮点型,有无符号等不同设计,打包解包的代码非常容易出错,而且很难检查验证。

    1、代码

    public.h

    #ifndef __PUBLIC__H_
    #define __PUBLIC__H_
     
    #if 1
    typedef signed char sint8;
    typedef unsigned char uint8;
    typedef signed short sint16;
    typedef unsigned short uint16;
    //typedef signed long sint32;		//32位系统和64位系统,long字节不同,32位系统=4字书,
                                        //64位系统=8字节
    //typedef unsigned long uint32;		//不同平台,int字节不同
    typedef signed int sint32;          //当前因simulink生成的代码,int是4字节,故保持一致                
    typedef unsigned int uint32;
    typedef unsigned long long uint64;
    typedef signed long long sint64;
     
    typedef float float32;
    typedef double float64;
     
    #endif
     
    //获得U32的n位的值
    #define GetBitNValue(dword, n, offset)         (((uint32)(dword) >> (offset)) & \
                                                    ((1UL << (n)) - 1))  
    /*
    ************************************************************************
    * Description : 获得64位数值中的N位的值
    * Parameters  : ldword,64位数
    				n,想获取的位数
    				byOffset,偏移值
    * Returns	  : 想要获得的结果
    * Notes 	  : n和byOffset均不能超过63
    ************************************************************************
    */
    #define GetNBitValueOfU64(ldword, n, byOffset)   (((uint64)(ldword) >> (byOffset)) & \
                                                      (((uint64)1 << (n)) - 1))  
     
    #define TestBit(b,offset)           (1U & ((b)>>(offset)))       // 检查状态字中的某一位是否置位
    #define SetBit(b,offset)            ((b) |= (1U<<(offset)))      // 置位状态字中的某一位
    #define ResetBit(b,offset)          ((b) &= (~(1U<<(offset))))   // 复位状态字中的某一位
    #define ArrCountOf(a)               (sizeof(a) / sizeof(a[0]))
     
    extern void SetBitOfU32Value(uint32 *pdwData, uint8 n, uint8 byOffset, uint32 dwValue);
    extern void SetBitOfU8Value(uint8 *pbyData, uint8 n, uint8 byOffset, uint8 byValue);
    extern void SetNBitValueOfU64(uint64 *pldwData, uint8 n, uint8 byOffset, uint64 ldwValue);
     
    #endif
    
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    public.c

     
    #include "public.h"
     
    /*
    ************************************************************************
    * Description : 设置32位值中的N位的值
    * Parameters  : pdwData,需要改的值指针
                    n,修改的位数
                    byOffset,偏移
                    dwValue,设置值
    * Returns     : none
    * Notes       : 
    ************************************************************************
    */
    extern void SetBitOfU32Value(uint32 *pdwData, uint8 n, uint8 byOffset, uint32 dwValue)
    {
        uint32 tmp = *pdwData;
        uint32 mask;
     
        mask = (((uint32)1u << n) - 1) << byOffset;
        tmp &= ~mask;                                    //先清0
        tmp |= (dwValue << byOffset) & mask;             //值也需要保证没有更多的位
     
        *pdwData = tmp;
    }
     
    /*
    ************************************************************************
    * Description : 设置8位值中的N位的值
    * Parameters  : pbyData,需要改的值指针
                    n,修改的位数
                    byOffset,偏移
                    byValue,设置值
    * Returns     : none
    * Notes       : 
    ************************************************************************
    */
    extern void SetBitOfU8Value(uint8 *pbyData, uint8 n, uint8 byOffset, uint8 byValue)
    {
        uint8 tmp = *pbyData;
        uint8 mask;
     
        mask = (((uint8)1u << n) - 1) << byOffset;
        tmp &= ~mask;                                    //先清0 
        tmp |= (byValue << byOffset) & mask;             //值也需要保证没有更多的位
     
        *pbyData = tmp;
    }
     
    /*
    ************************************************************************
    * Description : 设置64位值中的N位的值
    * Parameters  : pldwData,需要设置的值的指针
                    n,修改的位数
                    byOffset,偏移值
                    ldwValue,设置值
    * Returns     : none
    * Notes       : n和byOffset均不能超过63
    ************************************************************************
    */
    extern void SetNBitValueOfU64(uint64 *pldwData, uint8 n, uint8 byOffset, uint64 ldwValue)
    {
        uint64 tmp;
        uint64 mask;
        
        if (pldwData == NULL)
        {
            return;
        }
     
        mask = (((uint64)1 << n) - 1) << byOffset;
        tmp = *pldwData;
        tmp &= ~mask;                                        //先清0
        tmp |= (ldwValue << byOffset) & mask;                //值也需要保证没有更多的位;
     
        *pldwData = tmp;
    }
    
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    CanProc.h

     
    #ifndef _CAN_PROC_H_
    #define _CAN_PROC_H_
     
    //#include "public.h"  //某些情况下需要
     
    /*
    ************************************************************************
    * Description : CAN打包解包的字节序和数据类型整合
    * Parameters  : (都是DBC相关的信息)
                    littleEndian,大小端 0-大端motorola 1-小端intel
                    isSigned,有无符号 unsigned - 0 signed- 1 float - 1 double - 1
                    ValueType,数据类型 Integer(unsigned/signed) - 0, float - 1, double - 2
    * Returns     : uint32, 集合
    * Notes       : 
    ************************************************************************
    */
    #define GetCanSigMsg(littleEndian, isSigned, ValueType)    ((((littleEndian)&0xFFUL) << 16) | \
                                                                (((isSigned)&0xFFUL) << 8) | \
                                                                ((ValueType)&0xFFUL))
     
    extern void CanPack(float32 value, uint8 *data, uint8 startBit, uint8 BitLength, 
                        uint32 ValueMsg, float32 factor, float32 offset);
    extern float32 CanUnpack(const uint8 *data, uint8 startBit, uint8 BitLength, 
                             uint32 ValueMsg, float32 factor, float32 offset);                       
    #endif
    
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    CanProc.c

     
    #include "CanProc.h"
    #include "public.h"
     
    /*
    ************************************************************************
    * Description : CAN报文打包 发送的前置
    * Parameters  : value, 值
                    data, CAN发送报文数据buf首地址
                    ValueMsg,字节序和数据类型等信息的一个集合 见GetCanSigMsg()
                    isSigned,有无符号 unsigned - 0 signed- 1 Single - 1 double - 1
                    ValueType,数据类型 Integer(unsigned/signed) - 0, Single - 1, double - 2
                    factor,分辨率
                    offset,偏移量
                    
    * Returns     : 
    * Notes       : 1)只支持8字节数据 有符号/无符号(整型)、浮点型;大小端
                    另外 嵌入式中不支持double,将其处理成float,若移植为
                    其他计算机用途,注意修改
                    2)因运行效率问题,取消使用sint64(BinaryValue、mask、signedMask)    
                    改为sint32,若有需要使用double,则需要改回
                    //另外 负浮点型直接强制转化为unsigned,是未定义的行为
    ************************************************************************
    */
    extern void CanPack(float32 value, uint8 *data, uint8 startBit, uint8 BitLength, 
                        uint32 ValueMsg, float32 factor, float32 offset)
    {
        float32 tmp;
        sint32 BinaryValue = 0;
        
        sint8 BytePos;          // 当前操作的data[BytePos]    
        sint8 BitOffset;        //在data[BytePos]中的起始bit
        sint8 ValuePos;         //当前处理的在BinaryValue的bit位置
        sint8 DealLen;          //处理的数据位数
        sint8 RemainLen;        //剩余未处理的数据位数
        uint8 byValue;
     
        if (data == NULL)
        {
            return;
        }
        
        tmp = (value - offset) / factor;
        
        // 获得数据的二进制码
        switch(ValueMsg & 0xFF)
        {
            case 0: //interge
            {
                if (!((ValueMsg>>8) & 0xFF))    //无符号型
                {
                    if (tmp < 0)
                    {
                        tmp = 0;
                    }
                }
                BinaryValue = (sint32)tmp;
            }
            break;
            case 1: //float
            {
                if (BitLength != 32)
                {
                    BinaryValue = 0;
                }
                else
                {
                    BinaryValue = *(sint32*)&tmp;      
                }
            }
            break;
            case 2:  //double    //
            default:
            {
                /* //double的预留代码   
                if (BitLength != 64)
                {
                    BinaryValue = 0;
                }
                else
                {
                    float64 dtmp = tmp;
                    BinaryValue = *(sint64*)&dtmp;
                }
                */
                
                BinaryValue = 0;
            }
            break;
        }
     
        //buff填充 从signal的低字节处理,逐字节处理
        BytePos = startBit >> 3;                        //除8
        RemainLen = BitLength;
        BitOffset = startBit - (BytePos<<3);
        ValuePos = 0;                                  
        if ((ValueMsg>>16) & 0xFF) //Intel little endian
        {
            do
            {
                DealLen = (RemainLen < 8-BitOffset) ? RemainLen : (8-BitOffset);
                byValue = (uint8)(BinaryValue >> ValuePos);
                
                SetBitOfU8Value(data + BytePos, DealLen, BitOffset, byValue);
                
                BytePos++;
                ValuePos += DealLen;
                RemainLen -= DealLen;
                BitOffset = 0;
                
            }while (RemainLen);
        }
        else //motorola / big endian mode
        {
            do
            {
                DealLen = (RemainLen < 8-BitOffset) ? RemainLen : (8-BitOffset);
                byValue = (uint8)(BinaryValue >> ValuePos);
                
                SetBitOfU8Value(data + BytePos, DealLen, BitOffset, byValue);
                
                BytePos--;
                ValuePos += DealLen;
                RemainLen -= DealLen;
                BitOffset = 0;
                
            }while (RemainLen);
        }
    }
     
    /*
    ************************************************************************
    * Description : CAN报文解包
    * Parameters  : data, CAN报文数据buf首地址
                    startBit,起始位
                    BitLength,位长度
                    ValueMsg,字节序和数据类型等信息的一个集合 见GetCanSigMsg()
                    factor,分辨率
                    offset,偏移量
                    
    * Returns     : 解析结果
    * Notes       : 1)只支持8字节数据 有符号/无符号(整型)、浮点型;大小端
                    另外 嵌入式中不支持double,将其处理成float,若移植为
                    其他计算机用途,注意修改
                    此函数直接根据dbc做处理 
                    2)因运行效率问题,取消使用sint64(BinaryValue、mask、signedMask)    
                    改为sint32,若有需要使用double,则需要改回
    ************************************************************************
    */
    extern float32 CanUnpack(const uint8 *data, uint8 startBit, uint8 BitLength, 
                             uint32 ValueMsg, float32 factor, float32 offset)
    {
        float32 rt = 0;
        sint32 tmp;
        sint32 BinaryValue = 0;
        sint32 mask;
        uint32 signedMask;
        
        sint8 BytePos;          // 当前操作的data[BytePos]    
        sint8 ValuePos;         //当前处理的在BinaryValue的bit位置
        sint8 BitOffset;        //在data[BytePos]中的起始bit
        sint8 DealLen;          //处理的数据位数
        sint8 RemainLen;        //剩余未处理的数据位数
        
     
        if (data == NULL)
        {   
            return 0;
        }
     
        // 从signal的低字节处理,逐字节处理
        BytePos = startBit >> 3;                        //除8
        RemainLen = BitLength;
        BitOffset = startBit - (BytePos<<3);
        ValuePos = 0;
        if ((ValueMsg>>16) & 0xFF)  //Intel little endian
        {
            do
            {
                DealLen = (RemainLen < 8-BitOffset) ? RemainLen : (8-BitOffset);
     
                tmp = GetBitNValue(data[BytePos], DealLen, BitOffset);
                BinaryValue += (tmp << ValuePos);
                
                BytePos++;
                RemainLen -= DealLen;
                BitOffset = 0;
                ValuePos += DealLen;
                
            }while (RemainLen);
        }
        else //motorola / big endian mode
        {
            do
            {
                DealLen = (RemainLen < 8-BitOffset) ? RemainLen : (8-BitOffset);
     
                tmp = GetBitNValue(data[BytePos], DealLen, BitOffset);
                BinaryValue += (tmp << ValuePos);
                
                BytePos--;
                RemainLen -= DealLen;
                BitOffset = 0;
                ValuePos += DealLen;
                
            }while (RemainLen);
        }
     
        if ((ValueMsg>>8) & 0xFF)
        {
            mask = (1UL << (BitLength - 1));
            if ((BinaryValue & mask) == mask) 
            {
                signedMask = ~((1UL << BitLength) - 1);  
                BinaryValue |= (-1L & signedMask);     //高位填充,扩展为32位/64位
            }
        }
     
        switch(ValueMsg & 0xFF)
        {
            case 0: //interge
            {
                rt = (float32)BinaryValue * factor + offset;
            }
            break;
            case 1: //float
            {
                if (BitLength != 32)
                {
                    rt = 0;
                }
                else
                {
                    rt = *(float32*)(&BinaryValue) * factor + offset;
                }
            }
            break;
            case 2:  //double  //嵌入式不支持  
            default:
            {
                /* //double的预留代码  
                if (BitLength != 64)
                {
                    rt = 0;
                }
                else
                {
                    rt = (float32)(*(float64*)(&BinaryValue) * factor + offset);
                }
                */
     
                rt = 0;
            }
            break;
        }
        
        return rt;
    }
     
    
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    2、接收CAN报文:

    在这里插入图片描述

    3、发送CAN报文

    在这里插入图片描述
    这个我自己测试了一下是可用的。
    不过不太清楚会不会有什么bug,能不能都适用。

    到此,CAN报文部分讲完了。

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  • 原文地址:https://blog.csdn.net/qq_29350001/article/details/133860520