RT-Thread-【N32G457 】基于RT-Thread和N32G457的USB2CAN调试器RT-Thread问答社区

【N32G457 】基于RT-Thread和N32G457的USB2CAN调试器

1.00

发布于 2022-03-14 23:55:09 浏览：1403 订阅该版

[tocm]

### 介绍

一个简洁方便的的usb2can调试器，可用于can总线数据调试和一般的can总线故障排查。在基于RT-Thread和N32G457的软硬件平台的基础上，使用SLCAN协议配合USB CDC类通信可以实现将can数据转发到PC或者上位机上，供上位机软件进行分析。

#### 主要功能

- 可以实现接收can总线数据收发功能，从can总线发送到usb上位机或者从usb上位机发送到can总线。
- 可以设置can波特率，支持扩展帧和远程帧。
- slcan通用协议，ascii字符可以直接通过串口查看数据，linux工具can-utils中的slcan_attach、slcand、slcanpty可以直接驱动此协议转换成linux下的socketcan。
- usb cdc免驱可以实现win10、linux即插即用。
- 同时还有 python-can 、cantact-app等多种工具实现can数据采集分析。

### 硬件和软件框架

硬件上使用 国民技术提供的N32G45XVL-STB v1.1开发版加上一个TJA1050的can收发器。

| 硬件      | 描述                     |
| --------- | ------------------------ |
| 芯片型号  | N32G457VEL7              |
| CPU       | ARM Cortex M4            |
| 主频      | 144M   180DMIPS          |
| 片内SRAM  | 144K                     |
| 片内FLASH | 512K                     |
| 串口      | 7路 （UART4路 USART3路） |
| USB       | 全速USB 2.0接口          |
| CAN       | 2路 CAN 2.0A/B总线接口   |
|           |                          |

##### 从硬件到软件

硬件上主要使用USB和CAN功能。

- USB作为USB device设备，实现一个全速的usb cdc功能，再通过rtthread的device框架注册成为一个字符设备 vcom 。上层应用可以通过vcom设备直接与PC上位机通信。
- CAN接口，原本N32G457应该有两路can接口，但是由于使用了usb device，can1和usb是公用fifo和中断号的所以没法同时使用。所以只使用了can2，同样can2也是注册到rtthread的device框架上的。可以直接通过rtdevice的api进行读写配置波特率等操作，这也方便后面的slcan进行配置can参数。同时slcan的核心代码可移植性更高。

##### 从软件到硬件

硬件部分实现好后，软件部分通过rtthread的api就可以完成大部分操作了。主要驱动代码和应用层代码，逻辑处理代码。

USB CDC驱动代码，主要是usb cdc的vcom驱动，因为暂时还没有N32G457的usb device驱动能注册到rtdevice去，所以直接用N32G457的SDK提供的例程做出来的USB CDC，然后在此基础上注册一个字符设备vcom到rtdevice框架上，提供对cdc的读写接口。

can驱动，还有就是can驱动。在做这个东西的时候发现没有can驱动，于是参考sdk的例程写了一个驱动注册到rtdevice框架上。

slcan代码，接下来就是最重要的slcan应用层代码了。

应用层代码主要通过一个rt_slcan_t结构体记录slcan的配置和上下文状态。然后通过启动一个线程用来监听vcom和can的数据，接收到数据立马处理。

如果是来自vcom端的数据，是以\r结尾ascii字符串，需要做一个帧完整性判断用来判断是不是接收到完整的一帧ascii字符数据包。接收完整性判断通过后再判断发送的哪些命令，然后根据具体的命令需要发送CAN数据包到CAN控制器的发送到can设备去，需要执行命令的执行命令然后返回ack。

主要的ascii命令格式是

| 第一个字节 | 格式                          | 描述                    |
| ---------- | ----------------------------- | ----------------------- |
| t          | <cmd> <id> <dlc> <data><time> | 发送11bit ID的数据帧    |
| r          | <cmd> <id> <dlc><time>        | 发送11bit ID的远程帧    |
| T          | <cmd> <id> <dlc> <data><time> | 发送29bit ID的数据帧    |
| R          | <cmd> <id> <dlc><time>        | 发送29bit ID的远程帧    |
| O          | <cmd>                         | 打开can                 |
| C          | <cmd>                         | 关闭can                 |
| V          | <cmd>                         | 显示版本号              |
| N          | <cmd>                         | 显示串口号              |
| F          | <cmd>                         | 读取can状态             |
| s          | <cmd><value>                  | 设置can波特率 0 - 8     |
| Z          | <cmd><value>                  | 设置ascii数据是否带时间 |

**<cmd> 命令, 1个字节**

**<id> can的id，标准帧3个字节，扩展帧8个字节，hex表示**

**<dlc> can的dlc数据长度，1个字节，hex表示**

**<data>数据，根据dlc长度从0字节到16字节变化，hex表示**

**<time>时间，4个字节，hex表示**

**常见slcan命令示例：**

| ascii命令        | 描述                                             |
| ---------------- | ------------------------------------------------ |
| t123166          | 标准canid 0x123, 长度1, 数据 0x66                |
| T123456783112233 | 扩展canid 0x12345678, 长度3, 数据 0x11 0x22 0x33 |
| r1260            | 标准canid 0x126, 长度 0, 远程请求帧              |
| T12345679        | 扩展canid 0x12345679, 长度0, 远程请求帧          |

如果是来自can设备端的数据，就直接打包成ascii通过vcom发送出去就可以了。

软硬件架构图

![rtt-n32-slcan.jpg](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20220316/48180c69916587bf238b41472d43939d.jpg.webp)

slcan逻辑图

![rt-n32-slcan-loop.jpg](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20220317/47cbb3d630b67ac876e8fda08d0b1f05.jpg.webp)

### 演示图片

使用串口工具直接打开串口，就可以看到can总线发送的数据，并且已经十六进制ascii格式，很方便阅读。发送数据到can总线也只需要按格式发送即可，每个命令结尾必须是0x0d。
![QQ20220317224933.jpg](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20220317/bb2c7573604008eb92f8d9f5330604c9.jpg.webp)

python程序采集can数据。

通过python-can库可以很方便打开slcan协议的设备获取数据，还可以将采集到的数据保存到日志文件中。脚本放在git仓库的test目录，安装号库就可以使用了。

```python
import can
import threading
import time
import random

def print_message(msg):
    print(msg)

if __name__ == "__main__":
    # RX part
    #bus_rx = can.interface.Bus('virtual_ch', bustype='virtual')
    canbus = can.interface.Bus('COM32', bustype='slcan')
    
    logger = can.Logger("logfile.asc")  # save log to asc file
    listeners = [
        print_message,  # Callback function, print the received messages
        logger,  # save received messages to asc file
    ]
    notifier = can.Notifier(canbus, listeners)

running = True
    while running:
        input()
        running = False

# It's important to stop the notifier in order to finish the writting of asc file
    notifier.stop()
    # stops the bus
    canbus.shutdown()
```

![QQ20220317225728.jpg](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20220317/05b5f1205a023618d4964fa129dcde73.jpg.webp)

### 演示视频

https://www.bilibili.com/video/BV1iT4y1U7wJ/

### 代码地址

gitee仓库地址  https://gitee.com/cazure/n32g457vel7-usb2can