嵌入式分享合集42

一、USB-CAN

现在USB-CAN这种东西应该已经被做的烂大街的工具，国内居然没有一个拿得出手的开源方案。某立功和PCAN动辄2000+的价格也是离谱。淘宝上各种虚拟串口方案、替换dll兼容某立功软件的各种方案....价格都倒是便宜，性能和可靠性嘛.......就不多说了，上位机软件也是烂的一塌糊涂。

这里推荐一个国外的炒鸡好用的开源工具CANable，ta有完全开源的软硬件及上位机支持，支持windos和linux Stock can并且都免驱，且支持Python。

而且远不止于此，经过我不断探索，在gitlhub各个大神仓库各种折腾。whaosoft aiot http://143ai.com
发现这个canable这个项目衍生出了很多开源固件，目前固件和支持的软件已经极为丰富。

而且主芯片STM32F042/72支持USB DFU，可以通过USB直接更新固件，无缝切换多种上位机。

先上项目首页，canbale项目官网：

https://canable.io/

首先先看硬件项目

硬件项目其实叫做candleLight，github链接：

https://github.com/HubertD/candleLight] https://github.com/HubertD/candleLight

这个不带隔离的硬件设计是比较简单的，就是一块带usb和can的stm32f0 + CAN收发器TJA1051/3。

可惜的就是这颗stm32f0芯片现在价格涨得有点离谱了，之前在JLC打样做了几块，主芯片就去到40多大洋，加上pcb和smt，打样成本差不多投到100左右吧。

后来发现某宝上已经有商家把canable作出产品了，带隔离的价格也才100多，还带外壳配件，果断买了一个试试，某宝搜“开源 canable”就能找到，早知道就不用费劲自己打板了。

但是某宝上买的只提供了默认固件的相关资料，经过我不断探索，在gitlhub各个大神仓库各种折腾。

我发现这个canable这个项目衍生出了很多开源固件，目前固件和支持的软件已经极为丰富，可以说可玩性极高。我甚至怀疑很多某宝和咸鱼上的山寨PCAN就是canable换了一个壳子和固件而已！！！

pdf原理图：

https://github.com/HubertD/candleLight/blob/master/export/v1.1/pdf/candleLight-v1.1.pdf

重点还是固件，第一个先说重磅的，PCAN固件！

论坛已经有人分享了，还是这个链接：

https://github.com/moonglow/pcan_cantact

我会在附件里打包我编译好的代码和二进制文件可以直接USB烧写

烧写PCAN固件之后，CANable摇身一变就成了PEAK CAN-USB，直接可以使用PEAK的官方驱动以及软件（pcan-view/ pcan-explorer 5），甚至基于peak开发的其他二次开发软件（比如国内的一些新能源车上位机，奇瑞，北汽这些）。

目前使用下来和原装PCAN的兼容性还是相当不错的，但是注意不要用于ECU/PLC程序刷新，程序下载到到中途会出错，这个问题还需要进一步优化。但是想想原装PCAN动辄2000的价格，100多块钱的canable加上这个PCAN固件是真的香啊。

 

介绍第二个固件是canable的默认固件candleLight_fw
https://github.com/candle-usb/candleLight_fw

这个固件功能也蛮强大，采用的winUSB的免驱方案，USB bulk双缓冲的模式，实际传输性能远超那些虚拟串口的USB-CAN。

支持windos和linux Stock can并且都免驱，且支持Python。
linux下使用和PCAN一样都是内核自带驱动，支持SocketCAN 非常适合用一些开源的can的工具和库进行二次开发。

candleLight固件的图形化上位机叫做cangaroo。
cangaroo是candleLight固件专用的、简单易用的can总线调试软件，麻雀虽小五脏俱全，对于一般的can调试开发完全够用，而且专门针对汽车逆向工程增加了通过can id分类接收到的can数据帧，并且当某个id的数据帧活跃时会进行高亮显示以便于观察分析。

        支持Windos/Linux (Ubuntu发行版本)
        最大支持同时接入32个CANable模块
        数据帧时间戳
        支持数据日志保存
        支持CAN DBC 文件协议解析
        软件绿色免安装

candleLight固件还支持BUSMASTER（这个也就很厉害了，用过的都懂），BUSMASTER是一款功能强大的专业级CAN总线调试软件，不仅能够应对一般的CAN调试开发，还一个用于设计,监测,分析与模拟CAN网络的开源的开放式总线PC软件。BUSMASTER已被RBEI概念化,设计与开发,同时基于CANvas软件工具。

不过candleLight固件需要下载增加BUSMASTER增加了cantact设备支持的版本。

虚拟串口转can的Stock slcan固件
对于很多不熟悉usb编程，还是需要串口协议转can的小伙伴，slcan固件就正好满足需求，CANable通过烧写slcan固件。该固件枚举为Linux、Mac和Windows上的标准串行设备。CANable可以很容易地通过重新烧写固件，在Linux中枚举为本地can设备，在Windows中枚举为通用串口设备。

在Linux上，CANable原生地与slc一起工作，因此您可以使用所有标准的can-utils命令行工具，甚至Wireshark来与总线交互。

在Windows和Mac上，CANable可以和cantact-app一起工作。这是一个简单的Java应用程序，可以实时显示CAN流量，并允许您在总线上传输消息。

固件烧写方式

web在线烧写固件
如果只是想copy一个来用用，不需要去自己编译烧写，可以直接用STM32的USB DFU通过USB下载固件，我会在附件资料提供相应的软件和文档说明，并提供编译好的几个固件。

canable还提供了一个web的烧写页面：

https://canable.io/updater/

这个真的超级方便了，意味着你不需要任何烧写器或者准备任何固件编译的环境，只要有谷歌浏览器，就能随时随地切换固件，是不是很强大！

用谷歌浏览器打开这个页面，把canbale的DFU拨码开关按下去，在用USB连接电脑。选择需要烧写的的固件类型，再点connect and update就可以直接通过网页进行烧写。

注：这个网页上只能烧写canable的官方固件，自行编译的固件无法烧写（现在该页面已经支持烧写PCAN固件了！给力）。

USB DFU-util烧写固件
下载dfu-util-0.9-win64：

https://liquidtelecom.dl.sourceforge.net/project/dfu-util/dfu-util-0.9-win64.zip

解压后，将编译好的.bin文件拷贝到解压后的目录
创建一个文本文件，拷贝以下内容进去，注意candleLight_fw.binary 为要烧写的bin文件，需要改成需要烧写的文件名。然后把这个文本文件保存为flash.cmd

dfu-util --dfuse-address -d 0483:df11 -c 1 -i 0 -a 0 -s 0x08000000 -D candleLight_fw.binarycmd /k

canbale的DFU拨码开关按下去，连接电脑USB线会识别成“STM32 BOOTLOADER”

如果识别失败需要下载安装驱动，

https://canable.io/utilities/ImpulseRC_Driver_Fixer.exe

识别成功后，双击运行之前创建的flash.cmd文件，会看到开始烧写的进度，如下就是烧写完成了

Download        [=========================] 100%        36108 bytesDownload done.File downloaded successfully

二、CAN总线详解

结合以上说说这个

1 简介

    CAN是控制器局域网络(Controller Area Network, CAN)的简称，是一种能够实现分布式实时控制的串行通信网络。

优点：

    传输速度最高到1Mbps，通信距离最远到10km，无损位仲裁机制，多主结构。近些年来，CAN控制器价格越来越低。

Ø 低成本：ECUs通过单个CAN接口进行通信，布线成本低。

Ø 高集成：CAN总线系统允许在所有ECUs上进行集中错误诊断和配置。

Ø 可靠性：该系统对子系统的故障和电磁干扰具有很强的鲁棒性，是汽车控制系统的理想选择。

Ø 高效率：可以通过id对消息进行优先级排序，以便最高优先级的id不被中断。

Ø 灵活性：每个ECU包含一个用于CAN总线收发芯片，随意添加CAN总线节点。

2 CAN总线网络

    CAN总线网络主要挂在CAN_H和CAN_L，各个节点通过这两条线实现信号的串行差分传输，为了避免信号的反射和干扰，还需要在CAN_H和CAN_L之间接上120欧姆的终端电阻。为什么是120Ω，因为电缆的特性阻抗为120Ω，为了模拟无限远的传输线。

3 CAN收发器

    CAN收发器的作用是负责逻辑电平和信号电平之间的转换。

    即从CAN控制芯片输出逻辑电平到CAN收发器，然后经过CAN收发器内部转换将逻辑电平转换为差分信号输出到CAN总线上，CAN总线上的节点都可以决定自己是否需要总线上的数据。具体的引脚定义如下：

4 CAN信号表示

    CAN总线采用不归零码位填充技术，也就是说CAN总线上的信号有两种不同的信号状态，分别是显性的(Dominant)逻辑0和隐形的(recessive)逻辑1，信号每一次传输完后不需要返回到逻辑0(显性)的电平。

    显性与隐性电平的解释：

    CAN的数据总线有两条，一条是黄色的CAN_High,一条是绿色的CAN_Low。当没有数据发送时，两条线的电平一样都为2.5V，称为静电平，也就是隐性电平。当有信号发送时，CAN_High的电平升高1V，即3.5V，CAN_Low的电平降低1V，即1.5V。

    按照定义的：

• CAN_H-CAN_L < 0.5V 时候为隐性的，逻辑信号表现为"逻辑1"- 高电平。

• CAN_H-CAN_L > 0.9V 时候为显性的，逻辑信号表现为"逻辑0"- 低电平。

5 CAN信号传输

    发送过程：CAN控制器将CPU传来的信号转换为逻辑电平（即逻辑0-显性电平或者逻辑1-隐性电平）。CAN发射器接收逻辑电平之后，再将其转换为差分电平输出到CAN总线上。

    接收过程：CAN接收器将CAN_H 和 CAN_L 线上传来的差分电平转换为逻辑电平输出到CAN控制器，CAN控制器再把该逻辑电平转化为相应的信号发送到CPU上。

6 CAN数据传输

    CAN总线传输的是CAN帧，CAN的通信帧分成五种，分别为数据帧、远程帧、错误帧、过载帧和帧间隔。

    数据帧根据仲裁段长度不同分为标准帧（2.0A）和扩展帧（2.0B）。

帧起始

    由一个显性位（低电平）组成，发送节点发送帧起始，其他节点同步于帧起始；

帧结束

    由7个隐形位（高电平）组成。

仲裁段

    只要总线空闲，总线上任何节点都可以发送报文，如果有两个或两个以上的节点开始传送报文，那么就会存在总线访问冲突的可能。但是CAN使用了标识符的逐位仲裁方法可以解决这个问题。

    CAN总线控制器在发送数据的同时监控总线电平，如果电平不同，则停止发送并做其他处理。如果该位位于仲裁段，则退出总线竞争；如果位于其他段，则产生错误事件。

    假设节点A、B和C都发送相同格式相同类型的帧，如标准格式数据帧，它们竞争总线的过程是：

    帧ID越小，优先级越高。由于数据帧的RTR位为显性电平，远程帧为隐性电平，所以帧格式和帧ID相同的情况下，数据帧优先于远程帧；由于标准帧的IDE位为显性电平，扩展帧的IDE位为隐形电平，对于前11位ID相同的标准帧和扩展帧，标准帧优先级比扩展帧高。

数据段

    一个数据帧传输的数据量为0~8个字节，这种短帧结构使得CAN-bus实时性很高，非常适合汽车和工控应用场合如图27所示。

    数据量小，发送和接收时间短，实时性高，被干扰的概率小，抗干扰能力强。