Linux如何实现CAN总线通信？

Linux CAN总线详解

Linux系统中的CAN（Controller Area Network）是一种广泛用于自动控制、嵌入式设备和汽车领域的工业总线技术，它由德国BOSCH公司开发，并最终成为国际标准ISO 11898-1，在Linux系统中，CAN接口被当作网络设备进行统一管理，这使得CAN总线通信近似于以太网通信，应用程序开发接口更加通用和灵活，本文将详细介绍如何在Linux系统中配置和使用CAN总线接口，包括接口配置、应用程序开发以及常见问题解答。

一、Linux系统中CAN接口配置

在Linux系统中，CAN总线接口设备作为网络设备被系统进行统一管理，可以使用与以太网类似的命令来配置CAN总线，使用ifconfig命令可以查看当前系统中的所有网络设备，包括CAN总线接口（如can0和can1）。

ifconfig -a

要设置CAN总线的位速率，可以使用ip命令。

sudo ip link set can0 type can bitrate 500000

这条命令将can0设备的位速率设置为500 kbps，完成设置后，可以通过以下命令使能或禁用can0设备：

sudo ifconfig can0 up   # 使能can0设备
sudo ifconfig can0 down # 禁用can0设备

二、Linux系统中CAN接口应用程序开发

初始化SocketCAN套接字

SocketCAN是Linux提供的一套用于实现CAN应用开发的套接字接口，首先需要创建一个套接字并将其绑定到指定的CAN接口，以下是一个简单的示例代码：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/socket.h>
#include <linux/can.h>
#include <linux/can/raw.h>
#include <net/if.h>
#include <sys/ioctl.h>
int main() {
    int s;
    struct sockaddr_can addr;
    struct ifreq ifr;
    // 创建SocketCAN套接字
    s = socket(PF_CAN, SOCK_RAW, CAN_RAW);
    if (s < 0) {
        perror("Error while opening socket");
        return -1;
    }
    // 指定CAN接口
    strcpy(ifr.ifr_name, "can0" );
    ioctl(s, SIOCGIFINDEX, &ifr);
    addr.can_family = AF_CAN;
    addr.can_ifindex = ifr.ifr_ifindex;
    // 绑定套接字到指定的CAN接口
    if (bind(s, (struct sockaddr *)&addr, sizeof(addr)) < 0) {
        perror("Error in socket bind");
        return -2;
    }
    printf("Socket bound to CAN interface
");
    return 0;
}

数据发送和接收

发送和接收数据时，需要构造can_frame结构体，以下是发送和接收数据的示例代码：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/socket.h>
#include <linux/can.h>
#include <linux/can/raw.h>
#include <net/if.h>
#include <sys/ioctl.h>
int main() {
    int s;
    struct sockaddr_can addr;
    struct ifreq ifr;
    struct can_frame frame;
    int nbytes;
    // 创建SocketCAN套接字并绑定到指定的CAN接口（同上）
    // ...
    // 构造一个数据帧
    frame.can_id = 0x123; // 标识符为0x123的标准帧
    frame.can_dlc = 1;     // 数据长度为1字节
    frame.data[0] = 0xAB;  // 数据内容为0xAB
    // 发送数据帧
    nbytes = write(s, &frame, sizeof(struct can_frame));
    if (nbytes != sizeof(struct can_frame)) {
        fprintf(stderr, "Failed to write frame
");
    } else {
        printf("Frame sent
");
    }
    // 接收数据帧
    nbytes = read(s, &frame, sizeof(struct can_frame));
    if (nbytes > 0) {
        printf("Received a frame with ID=%X DLC=%d Data=%.*s
", 
               frame.can_id, frame.can_dlc, frame.can_dlc, frame.data);
    } else {
        fprintf(stderr, "Failed to read frame
");
    }
    close(s);
    return 0;
}

错误处理和过滤规则设置

当接收到帧后，可以通过判断can_id中的CAN_ERR_FLAG位来判断是否为错误帧，如果是错误帧，可以通过其他符号位来判断错误的具体原因，还可以设置过滤规则，只接收符合规则的报文，以下是一个简单的过滤规则设置示例：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/socket.h>
#include <linux/can.h>
#include <linux/can/raw.h>
#include <net/if.h>
#include <sys/ioctl.h>
int main() {
    int s;
    struct sockaddr_can addr;
    struct ifreq ifr;
    struct can_frame frame;
    struct can_filter rfilter[1];
    int nbytes;
    // 创建SocketCAN套接字并绑定到指定的CAN接口（同上）
    // ...
    // 设置过滤规则，只接收标识符为0x123的帧
    rfilter[0].can_id = 0x123;
    rfilter[0].can_mask = CAN_SFF_MASK;
    setsockopt(s, SOL_CAN_RAW, CAN_RAW_FILTER, rfilter, sizeof(rfilter));
    // 接收数据帧（只会接收符合条件的帧）
    nbytes = read(s, &frame, sizeof(struct can_frame));
    if (nbytes > 0) {
        printf("Filtered frame received with ID=%X DLC=%d Data=%.*s
", 
               frame.can_id, frame.can_dlc, frame.can_dlc, frame.data);
    } else {
        fprintf(stderr, "Failed to read frame or no matching frame received
");
    }
    close(s);
    return 0;
}

三、常见问题解答（FAQs）

Q1: 如何更改CAN总线的位速率？

A1: 可以使用ip命令来更改CAN总线的位速率，要将can0设备的位速率设置为500 kbps，可以使用以下命令：

sudo ip link set can0 type can bitrate 500000

Q2: 如何判断接收到的帧是否为错误帧？

A2: 可以通过检查can_frame结构体中的can_id字段来判断，如果can_id的CAN_ERR_FLAG位被置位，则表示该帧为错误帧，可以通过以下方式判断：

if (frame.can_id & CAN_ERR_FLAG) {
    printf("Received an error frame
");
} else {
    printf("Received a normal frame
");
}

以上内容就是解答有关“linux can总线”的详细内容了，我相信这篇文章可以为您解决一些疑惑，有任何问题欢迎留言反馈，谢谢阅读。