CAN（Controller Area Network，控制器局域网络）通信是一种专门设计用于高速实时数据传输的串行通信协议。

特点和优势

实时性和高速性： CAN 总线能够以高达 1 Mbps 的速率进行通信，支持实时数据传输需求。

可靠性： CAN 协议设计了多种错误检测和恢复机制，如CRC（循环冗余校验）、ACK（应答确认）、重发机制等，以确保通信的可靠性和稳定性。

多主机网络： CAN 总线采用了分布式的多主机网络结构，每个节点可以独立发送或接收消息，不需要中心控制器。

抗干扰能力： CAN 总线设计了差分信号线路，使其对电磁干扰（EMI）具有较强的抵抗能力，适合于车辆等噪声环境下的使用。

低成本和简单实现： CAN 总线硬件成本相对较低，并且协议本身较为简单，易于实现和集成到不同的设备中。

一些常见的CAN库包括：

SocketCAN：Linux 下的一个开源CAN协议栈，可以通过 socket 接口进行访问。

PCAN：Windows 下的一套CAN接口库，支持多种CAN硬件设备。

Kvaser CANlib SDK：跨平台的CAN库，支持多种操作系统和硬件设备。

1. socketCAN实现CAN通信

使用 Linux 平台上的 SocketCAN 接口来实现 CAN 通讯，实现接收和发送CAN帧。

创建步骤

Socket 创建和绑定：

使用 <code>socket() 创建一个原始的 SocketCAN 套接字。使用 ioctl() 和 SIOCGIFINDEX 获取 CAN 接口的索引。使用 bind() 将 SocketCAN 套接字绑定到 CAN 接口。

CAN 帧准备和发送：

设置 can_frame 结构体的 can_id（帧标识符）和 data（数据）字段。使用 write() 发送 CAN 帧到 CAN 总线。

CAN 帧接收：

使用 read() 从 CAN 总线接收 CAN 帧。解析接收到的 CAN 帧并打印出其 ID 和数据。

Socket 关闭：

使用 close() 关闭 SocketCAN 套接字。

示例代码说明

用于在 Linux 上使用 SocketCAN 接口发送和接收 CAN 帧。

#include <iostream>

#include <cstring>

#include <sys/socket.h>

#include <sys/ioctl.h>

#include <net/if.h>

#include <linux/can.h>

#include <linux/can/raw.h>

#include <unistd.h>

int main() { -- -->

int s; // Socket描述符

struct sockaddr_can addr;

struct ifreq ifr;

const char *ifname = "can0"; // CAN 接口名称

// 创建一个原始 SocketCAN 套接字

if ((s = socket(PF_CAN, SOCK_RAW, CAN_RAW)) < 0) {

perror("Socket creation failed");

return 1;

}

// 设置 CAN 接口名称

strcpy(ifr.ifr_name, ifname);

ioctl(s, SIOCGIFINDEX, &ifr);

// 绑定到 CAN 接口

addr.can_family = AF_CAN;

addr.can_ifindex = ifr.ifr_ifindex;

if (bind(s, (struct sockaddr *)&addr, sizeof(addr)) < 0) {

perror("Binding to interface failed");

close(s);

return 1;

}

// 准备一个 CAN 帧

struct can_frame frame;

frame.can_id = 0x123; // CAN 帧 ID

frame.can_dlc = 2; // 数据长度

frame.data[0] = 0x11;

frame.data[1] = 0x22;

// 发送 CAN 帧

if (write(s, &frame, sizeof(frame)) != sizeof(frame)) {

perror("Write to CAN bus failed");

close(s);

return 1;

}

std::cout << "Message sent to CAN bus" << std::endl;

// 接收 CAN 帧

struct can_frame recv_frame;

ssize_t nbytes = read(s, &recv_frame, sizeof(recv_frame));

if (nbytes < 0) {

perror("Read from CAN bus failed");

} else if (nbytes < sizeof(struct can_frame)) {

perror("Incomplete CAN frame received");

} else {

std::cout << "Received CAN frame: ID = 0x" << std::hex << recv_frame.can_id << ", Data = ";

for (int i = 0; i < recv_frame.can_dlc; ++i) {

std::cout << std::hex << static_cast<int>(recv_frame.data[i]) << " ";

}

std::cout << std::dec << std::endl;

}

// 关闭 SocketCAN 套接字

close(s);

return 0;

}

2. PCAN实现CAN通信

以下是一个简单的示例代码，演示如何使用 PCAN-Basic API 在 Windows 平台上通过 PCAN-USB 接口卡进行 CAN 总线通信。

使用 PCAN-Basic API 需要先安装 PEAK 的 PCAN-Basic 驱动和相关软件。

创建步骤

初始化 PCAN 设备：

使用 CAN_Initialize 函数初始化 PCAN 设备，指定使用的通道和波特率（这里是 500 kbps）。

发送 CAN 消息：

使用 CAN_Write 函数发送一个简单的 CAN 消息，设置消息的标识符、长度和数据内容。

读取 CAN 消息：

使用 CAN_Read 函数在循环中读取从 CAN 总线接收到的消息。如果收到消息，将其打印出来；如果没有收到消息，将等待并继续读取。

关闭 PCAN 通道：

最后使用 CAN_Uninitialize 函数关闭 PCAN 设备。

代码示例：

#include <windows.h>

#include <stdio.h>

#include <conio.h>

#include "PCANBasic.h"

void main()

{

// 初始化PCAN设备

TPCANHandle hnd;

TPCANStatus status;

TPCANMsg msg;

DWORD iBuffer;

// 打开PCAN通道

hnd = PCAN_USBBUS1; // 使用PCAN-USB通道1

status = CAN_Initialize(hnd, PCAN_BAUD_500K, 0, 0, 0);

if (status != PCAN_ERROR_OK) {

printf("Error: CAN_Initialize failed. Status: 0x%x\n", status);

return;

}

// 发送CAN消息

msg.ID = 0x123; // CAN标识符

msg.LEN = 2; // 消息长度

msg.MSGTYPE = PCAN_MESSAGE_STANDARD; // 标准CAN消息

msg.DATA[0] = 0x01; // 数据字节1

msg.DATA[1] = 0x02; // 数据字节2

status = CAN_Write(hnd, &msg);

if (status != PCAN_ERROR_OK) {

printf("Error: CAN_Write failed. Status: 0x%x\n", status);

CAN_Uninitialize(hnd);

return;

}

// 读取CAN消息

while (!_kbhit()) {

status = CAN_Read(hnd, &msg, NULL);

if (status == PCAN_ERROR_OK) {

printf("Received message. ID: 0x%x, Length: %d, Data: %02x %02x\n",

msg.ID, msg.LEN, msg.DATA[0], msg.DATA[1]);

}

else if (status != PCAN_ERROR_QRCVEMPTY) {

printf("Error: CAN_Read failed. Status: 0x%x\n", status);

break;

}

Sleep(100); // 等待100毫秒

}

// 关闭PCAN通道

CAN_Uninitialize(hnd);

}

3. Kvaser CANlib SDK实现CAN

Kvaser CANlib SDK 是用于 Kvaser CAN 接口卡的软件开发工具包，它允许在多种操作系统下（包括 Windows 和 Linux）进行 CAN 总线通信的开发。

canOPEN_ACCEPT_VIRTUAL

创建步骤

初始化 CANlib：

使用 canInitializeLibrary() 函数初始化 Kvaser CANlib SDK。打开通道：

使用 canOpenChannel() 函数打开第一个可用的 CAN 通道，并指定canOPEN_ACCEPT_VIRTUAL标志以接受虚拟通道。设置通道参数：

使用 canSetBusParams() 函数设置通道的波特率。

设置为 canBITRATE_500K，即 500 kbps。启动 CAN 通道：

使用 canBusOn() 函数启动 CAN 通道，使其能够发送和接收 CAN 消息。构造和发送 CAN 消息：

构造一个 canMessage 结构体表示要发送的 CAN 消息，并使用 canWrite() 函数发送该消息到 CAN 总线。接收 CAN 消息：

在 while 循环中，使用 canRead() 函数接收从 CAN 总线上接收到的消息。如果成功接收到消息，将其打印出来。关闭 CAN 通道：

使用 canBusOff() 函数关闭 CAN 通道，停止 CAN 通信。

使用 canClose() 函数关闭已打开的 CAN 通道。卸载 CANlib：

使用 canUnloadLibrary() 函数卸载 Kvaser CANlib SDK。

代码示例：

#include <iostream>

#include <canlib.h>

int main() {

// 初始化 CANlib

canInitializeLibrary();

// 打开第一个可用的通道

int channel = canOpenChannel(0, canOPEN_ACCEPT_VIRTUAL);

if (channel < 0) {

std::cerr << "Error: canOpenChannel failed, error code " << channel << std::endl;

return 1;

}

// 设置通道的波特率

canSetBusParams(channel, canBITRATE_500K, 0, 0, 0, 0, 0);

// 启动通道

canStatus status = canBusOn(channel);

if (status != canOK) {

std::cerr << "Error: canBusOn failed, status " << status << std::endl;

canClose(channel);

return 1;

}

// 构造一个 CAN 消息

canMessage msg;

msg.id = 0x123; // CAN 标识符

msg.len = 2; // 消息长度

msg.flags = 0; // 标准帧

msg.data[0] = 0x01; // 数据字节1

msg.data[1] = 0x02; // 数据字节2

// 发送 CAN 消息

status = canWrite(channel, &msg);

if (status != canOK) {

std::cerr << "Error: canWrite failed, status " << status << std::endl;

canBusOff(channel);

canClose(channel);

return 1;

}

// 接收 CAN 消息

canMessage rxMsg;

while (true) {

status = canRead(channel, &rxMsg, 0);

if (status == canOK) {

std::cout << "Received message. ID: 0x" << std::hex << rxMsg.id << ", Length: "

<< static_cast<int>(rxMsg.len) << ", Data: ";

for (int i = 0; i < rxMsg.len; ++i) {

std::cout << std::hex << static_cast<int>(rxMsg.data[i]) << " ";

}

std::cout << std::endl;

}

else if (status == canERR_NOMSG) {

// 没有消息，继续等待

continue;

}

else {

std::cerr << "Error: canRead failed, status " << status << std::endl;

break;

}

}

// 关闭 CAN 通道

canBusOff(channel);

canClose(channel);

// 卸载 CANlib

canUnloadLibrary();

return 0;

}