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

本文是RT-Thread用户@文武兵兵原创发布，是用于参加RT-Thread与国民技术联手推出N32G457 RT-Thread设计大赛，原文：https://club.rt-thread.org/as...

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。

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

<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：

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

slcan逻辑图

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。

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。

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()

演示视频

https://www.bilibili.com/vide...

代码地址

gitee仓库地址 https://gitee.com/cazure/n32g...