【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/ask/article/3471.html
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N32G457VEL7CPUARM Cortex M4主频144M 180DMIPS片内SRAM144K片内FLASH512K串口7路 （UART4路 USART3路）USB全速USB 2.0接口CAN2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canC<cmd>关闭canV<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 - 8Z<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 0x66T123456783112233扩展canid 0x12345678, 长度3, 数据 0x11 0x22 0x33r1260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
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/video/BV1iT4y1U7wJ/
代码地址
gitee仓库地址 https://gitee.com/cazure/n32g457vel7-usb2can
