簡史

Qt CAN總線模塊始終提供API用于CAN總線的高級操作：

• QCanBusDevice 表示 CAN 設(shè)備。此類可用于讀取和寫入CAN幀。
• QCanBusFrame表示一個實際的CAN幀。

CAN總線幀由幀ID和有效負載組成。在現(xiàn)有的 API 中，F(xiàn)rameId 表示為無符號整數(shù)，有效負載只是一個保存一些原始字節(jié)的 QByteArray。

實際上，更高級別的協(xié)議應(yīng)用于CAN總線幀之上。這克服了任意有效負載和 FrameId 的通用定義，該定義將其替換為可能發(fā)生的總線設(shè)備、消息和信號類型的唯一標(biāo)識符，并為信號中的值提供類型信息。

在Qt 6.5之前，用戶必須提供自己的實現(xiàn)來提取這些值。在Qt 6.5中，我們引入了一組API來簡化此過程。

用于解析 CAN 幀的新 API

新的 API 提供了一種描述頂級協(xié)議的方法。稍后，這些規(guī)則可用于解碼傳入的CAN幀，以及在將數(shù)據(jù)發(fā)送到設(shè)備之前將數(shù)據(jù)編碼為CAN幀。

讓我們仔細看看 API：

• QCanUniqueIdDescription定義了在CAN幀內(nèi)存儲和提取唯一標(biāo)識符的規(guī)則。
• QCanSignalDescription定義了在CAN幀內(nèi)存儲和提取單個信號值的規(guī)則。
• QCanMessageDescription定義了CAN報文。消息包含一個唯一標(biāo)識符和多個信號。
• QCanFrameProcessor可用于解碼傳入的CAN幀或?qū)⑻峁┑闹稻幋a為CAN幀以發(fā)送到接收器。

QCanFrameProcessor 類使用其他新類提供的描述。它提供了兩種主要方法來編碼和解碼幀：

• QCanFrameProcessor：:p arseFrame（） 來解析傳入的幀。
• QCanFrameProcessor：:p repareFrame（） 基于輸入數(shù)據(jù)生成幀。

讓我們開發(fā)一個小示例來演示運行中的新 API。

演示時間

讓我們考慮一個具有以下格式的協(xié)議：

• 唯一標(biāo)識符編碼到 FrameID 的前 11 位中。
• 有效負載包含 8 個字節(jié)。
• 前兩個字節(jié)表示稱為“信號 0”的信號。此信號包含一個無符號整數(shù)。
• 接下來的 4 個字節(jié)表示稱為“信號 1”的信號。此信號包含一個有符號整數(shù)。
• 字節(jié)采用小端格式。

可以使用下圖可視化此格式。

讓我們看看如何用新的 API 來描述這個協(xié)議。

唯一標(biāo)識符

讓我們從唯一標(biāo)識符開始。

QCanUniqueIdDescription uid; 
uid.setSource(QtCanBus::DataSource::FrameId); 
uid.setEndian(QSysInfo::Endian::LittleEndian); 
uid.setStartBit(0); 
uid.setBitLength(11); 

我們定義源（FrameId），字節(jié)序（Little-Endian），起始位和唯一標(biāo)識符的位長度。

源定義了CAN幀的一部分，該幀將用于提取值。它可以是幀 ID 或有效負載。

信號和消息描述

接下來，讓我們定義信號描述。

對于這兩個信號，我們定義信號名稱、源（有效載荷）、字節(jié)序（小端）、數(shù)據(jù)類型、起始位和位長度。請注意，對于整個有效負載，位編號是連續(xù)的。位 0 表示字節(jié) 0 的第一個位，位 63 表示字節(jié) 7 的最后一位。信號名稱在消息描述中必須是唯一的。信號名稱用于在解析幀時提供有意義的結(jié)果，并標(biāo)識將值編碼到新生成的幀中的正確規(guī)則。允許您指定更多參數(shù)。有關(guān)完整列表，請參閱文檔。

指定信號描述后，我們可以定義消息描述。

QCanMessageDescription msg;
msg.setName(u"example message"_s);
msg.setSize(8);
msg.setUniqueId(QtCanBus::UniqueId{0x123});
msg.setSignalDescriptions({s0, s1});

對于消息描述，我們指定有效負載大小、此消息中包含的信號描述列表以及唯一標(biāo)識符。唯一標(biāo)識符將用于在解碼傳入CAN幀時選擇正確的消息描述。與信號描述一樣，QCanMessageDescription 類允許您指定更多參數(shù)，因此請務(wù)必查看文檔。

幀處理器

一旦我們?yōu)槲ㄒ粯?biāo)識符和消息創(chuàng)建了描述，我們就可以創(chuàng)建 QCanFrameProcessor 的實例。

幀處理器使用先前生成的唯一 ID 描述和消息描述列表進行初始化。在我們的例子中，列表只包含一個元素。

處理 CAN 幀

本節(jié)介紹如何使用上述消息描述來解析傳入幀和對新幀進行編碼。

為簡單起見，讓我們手動創(chuàng)建一個CAN幀。

實際上，這樣的幀將從QCanBusDevice接收。請注意，框架具有與之前創(chuàng)建的消息描述的唯一標(biāo)識符匹配的唯一標(biāo)識符。

要解析此幀，只需調(diào)用 parseFrame（） 方法：

此方法返回一個 ;ParseResult 結(jié)構(gòu)，其中包含一個唯一標(biāo)識符和一個保存信號名稱和信號值的映射。qDebug（） 調(diào)用的輸出如下所示。

Unique ID: 0x123
Values: QMap(("signal 0", QVariant(qulonglong, 0xCDAB))("signal 1", QVariant(qlonglong, 0x78563412)))

要生成幀，我們需要調(diào)用 prepareFrame（） 方法，并將唯一標(biāo)識符以及信號名稱和信號值的映射作為參數(shù)傳遞。信號名稱必須與信號描述的名稱匹配。對于此示例，我們將重用 parseFrame（） 方法返回的值。

生成的幀應(yīng)與初始幀相似。這就是我們在 qDebug（） 輸出中看到的。

自動提取總線信息

上一節(jié)中的示例演示如何手動指定CAN報文描述。這種方法相當(dāng)冗長且容易出錯。

我們能做得更好嗎？

幸運的是，已經(jīng)有一些眾所周知的描述CAN總線參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)。其中一個標(biāo)準(zhǔn)是DBC。它是一種基于文本的格式，廣泛用于各個行業(yè)。

在Qt 6.5中，我們引入了QCanDbcFileParser類。此類分析輸入 DBC 文件，并自動生成消息說明。DBC 格式還包含對唯一標(biāo)識符的明確定義要求，因此該類還具有生成唯一標(biāo)識符描述的靜態(tài)方法。

此示例可以說明使用此類的典型模式。

如果DBC文件解析成功，我們可以使用生成的消息和唯一標(biāo)識符描述來創(chuàng)建幀處理器并開始處理。如果解析失敗，API 會提供一些方便的方法來處理錯誤。