CN111030904B - 一种多级通讯下多路can总线消息实时处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于通信领域，公开了一种多级通讯下多路CAN总线消息实时处理方法，适用于非实时操作系统的主机板和实时操作系统的CAN模块板之间通信，运行QT程序的主机板和运行VxWorks系统的CAN模块板通过UDP协议连接，主机板发出的CAN端口初始化操作和发送数据操作通过UDP通信在CAN模块板直接进行寄存器读写操作达到实时处理效果，CAN总线数据的接收则通过在CAN模块板中断接收服务函数中触发消息传输，在高优先级的发送任务中通过UDP将数据实时发送到主机板中，供应用层使用。本发明采用的方法实时性好，可靠性高。

Description

一种多级通讯下多路CAN总线消息实时处理方法
技术领域
本发明属于通信技术领域，涉及一种多级通讯下多路CAN总线消息实时处理方法。
背景技术
在通用型的Intel X86主机板中较多配备的接口为网口、串口、USB，CAN总线是一种实时通讯型总线，一般用在实时操作系统中或者裸机中，但是在某些应用中，X86主机板也需要使用CAN总线通讯，而直接在集成度较高的主机板上设计CAN总线电路，往往会破坏原有成熟的主机板产品，虽然通过USB外挂CAN模块板是一个常用选择，但是USB总线特性不适合工业现场使用，因此替代方案可以采用以太网外挂CAN模块板，传统上主机板编程多采用TCPIP，主机板和CAN模块板建立TCP连接，主机发送命令后，CAN板响应命令，这种以太网外挂CAN模块板存在下述两个缺点：(1)TCPIP需要建立连接，中途断连需要重连，TCPIP断网重连严重影响了系统的实时性；(2)主机发送命令后，CAN板响应命令，对于数据接收的延时较长。
发明内容
(一)发明目的
本发明的目的是：提供一种多级通讯下多路CAN总线消息实时处理方法，以解决主机板和CAN模块板间数据的实时处理问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供一种、一种多级通讯下多路CAN总线消息实时处理方法，其包括以下步骤：
S1:进行CAN总线的初始化工作；
S2:建立主板和CAN模块板间的UDP链接关系；
S3:CAN模块板收到初始化指令，进行协议的解析计算；
S4：CAN模块收到数据发送指令，解析协议计算出数据发送信息，对数据发送的信息进行处理，然后通过直接操作寄存器完成CAN总线数据的发送操作。
S5：通过硬件芯片SJA1000将数据发送出去。
S6:使用CAN数据接收函数，在底层数据缓冲区中取出数据信息，完成CAN数据的传输。
所述步骤S1中，CAN总线的初始化工作包括：在QT中进行CAN总线参数初始化，包括CAN模块的通道号chan、CAN ID值candid、远程帧标志RTL、扩展帧标志msgMode、波特率信息baudrate、CAN节点的掩码MASKCODE和CAN节点的过滤器ACCCODE；CAN数据的发送包括CAN模块的通道号以及要发送的CAN帧数据。
所述步骤S2中，将要发送的CAN数据和初始化命令使用writeDatagram函数发送到CAN模块板，在CAN模块板中高优先级网络任务使用recvfrom网络接收函数等待主板发送指；CAN模块板中接收到的指令和数据在下行任务TASKDOWN中处理，如果将初始化指令发送到CAN模块板，则转到S3；如果发送数据到CAN模块板，则转到S4。
所述步骤S3中，协议解析计算，计算出CAN模块的通道号、CAN ID值、RTL值、msgMode值、baudrate值以及MASKCODE和ACCCODE值，然后直接操作寄存器完成对应端口的CAN总线初始化操作。
所述步骤S4中，解析协议计算出数据发送的CAN ID值、RTL值、msgMode值、准备发送数据的长度Len和准备发送数据的内容，对数据发送的信息进行处理，然后通过直接操作寄存器完成CAN总线数据的发送操作。
所述步骤S5中，硬件芯片SJA1000将数据发送出去的过程为：
S51:SJA1000收到CAN总线发送的CAN数据后，在中断服务函数中接收到数据后，将接收到CAN数据在中断中直接放入缓冲区中，消息队列从中断中发出，发出到CAN数据上行任务TaskUP中；
S52:通过消息队列将接收到标志RecvFlag和通道号chan，以及CAN总线数据，在VxWorks系统中使用recvfrom函数接收中断发送过来的数据，接收到数据后填充UDP协议数据；
S53:使用sendto函数将将网络报文将UDP协议数据发送到主板中；
S54:主板中底层收到UDP数据后产生readready信号，在主板中采用QT中信号与槽的操作，ready信号触发数据接收槽函数DataTackle()；此函数将解析出来的CAN数据存放到环形缓冲区中，等待QT调用接收函数将CAN总线数据取出。
所述步骤S6中，使用CAN数据接收函数，在底层数据缓冲区中取出通道号chan、CANID值、远程帧标志RTL、扩展帧标志msgMode、波特率信息baudrate和CAN数据值完成CAN数据的传输。
(三)有益效果
上述技术方案所提供的多级通讯下多路CAN总线消息实时处理方法，CAN数据的接收采用CAN中断服务函数中触发消息队列，在高优先级中任务发送的方法，解决了传统上CAN多级通讯实时性差、易出错的问题，CAN数据的发送采用直接操作寄存器的方式进行CAN总线数据的发送。
附图说明
图1为多级通讯下多路CAN总线消息实时处理方法流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
为了解决多级通讯下多路CAN总线消息实时处理问题，结合图1说明本发明多级通讯下多路CAN总线消息实时处理方法流程：
S1:进行CAN总线的初始化工作，在QT中进行CAN总线参数初始化，包括CAN模块的通道号chan，CAN ID值candid，远程帧标志RTL，扩展帧标志msgMode，波特率信息baudrate、CAN节点的掩码MASKCODE和CAN节点的过滤器ACCCODE。CAN数据的发送包括CAN模块的通道号以及要发送的CAN帧数据(1～8个字节)。
S2:建立主板和CAN模块板间的UDP链接关系，将要发送的CAN数据和初始化命令使用writeDatagram函数发送到CAN模块板。在CAN模块板中高优先级网络任务使用recvfrom网络接收函数等待主板发送指令。CAN模块板中接收到的指令和数据在下行任务TASKDOWN中处理，如果将初始化指令发送到CAN模块板，则转到STEP3,如果发送数据到CAN模块板则转到STEP4。
S3:CAN模块板收到初始化指令，经过协议的解析计算，计算出CAN模块的通道号、CAN ID值、RTL值、msgMode值、baudrate值以及MASKCODE和ACCCODE值，然后直接操作寄存器完成对应端口的CAN总线初始化操作。
S4：CAN模块收到数据发送指令，解析协议计算出数据发送的CAN ID值、RTL值、msgMode值、准备发送数据的长度Len和准备发送数据的内容，对数据发送的信息进行处理，然后通过直接操作寄存器完成CAN总线数据的发送操作。
S5：通过硬件芯片SJA1000将数据发送出去。
实施主板接收CAN数据的具体实施方式如下：
S51:SJA1000收到CAN总线发送的CAN数据后，在中断服务函数中接收到数据后，将接收到CAN数据在中断中直接放入缓冲区中，消息队列从中断中发出，发出到CAN数据上行任务TaskUP中。
S52:通过消息队列将接收到标志RecvFlag和通道号chan，以及CAN总线数据，在VxWorks系统中使用recvfrom函数接收中断发送过来的数据，接收到数据后填充UDP协议数据。
S53:使用sendto函数将将网络报文将UDP协议数据发送到主板中。
S54:主板中底层收到UDP数据后产生readready信号，在主板中采用QT中信号与槽的操作，ready信号触发数据接收槽函数DataTackle()；此函数将解析出来的CAN数据存放到环形缓冲区中，等待QT调用接收函数将CAN总线数据取出。
S6:使用CAN数据接收函数，在底层数据缓冲区中取出通道号chan、CAN ID值、远程帧标志RTL、扩展帧标志msgMode、波特率信息baudrate和CAN数据值(1～8个数据)完成CAN数据的传输。
利用上述技术方案，采用上述操作步骤，本发明可以实现主机板和CAN模块板间的高速通信，该方法已经经过了算法验证，并进行了仿真实验检验。结果表明，该方案可以是实现主机板和CAN模块板间的高速通信，保证CAN总线消息传递的实时性和可靠性。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种多级通讯下多路CAN总线消息实时处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1:进行CAN总线的初始化工作；
S2:建立主板和CAN模块板间的UDP链接关系；
S3:CAN模块板收到初始化指令，进行协议的解析计算；
S4：CAN模块收到数据发送指令，解析协议计算出数据发送信息，对数据发送的信息进行处理，然后通过直接操作寄存器完成CAN总线数据的发送操作；
S5：通过硬件芯片SJA1000将数据发送出去；
S6:使用CAN数据接收函数，在底层数据缓冲区中取出数据信息，完成CAN数据的传输；
所述步骤S1中，CAN总线的初始化工作包括：在QT中进行CAN总线参数初始化，包括CAN模块的通道号chan、CAN ID值candid、远程帧标志RTL、扩展帧标志msgMode、波特率信息baudrate、CAN节点的掩码MASKCODE和CAN节点的过滤器ACCCODE；CAN数据的发送包括CAN模块的通道号以及要发送的CAN帧数据；
所述步骤S2中，将要发送的CAN数据和初始化命令使用writeDatagram函数发送到CAN模块板，在CAN模块板中高优先级网络任务使用recvfrom网络接收函数等待主板发送指令；CAN模块板中接收到的指令和数据在下行任务TASKDOWN中处理，如果将初始化指令发送到CAN模块板，则转到S3；如果发送数据到CAN模块板，则转到S4；
所述步骤S3中，协议解析计算，计算出CAN模块的通道号、CANID值、RTL值、msgMode值、baudrate值以及MASKCODE和ACCCODE值，然后直接操作寄存器完成对应端口的CAN总线初始化操作；
所述步骤S4中，解析协议计算出数据发送的CAN ID值、RTL值、msgMode值、准备发送数据的长度Len和准备发送数据的内容，对数据发送的信息进行处理，然后通过直接操作寄存器完成CAN总线数据的发送操作；
所述步骤S5中，硬件芯片SJA1000将数据发送出去的过程为：
S51:SJA1000收到CAN总线发送的CAN数据后，在中断服务函数中接收到数据后，将接收到CAN数据在中断中直接放入缓冲区中，消息队列从中断中发出，发出到CAN数据上行任务TaskUP中；
S52:通过消息队列将接收到标志RecvFlag和通道号chan，以及CAN总线数据，在VxWorks系统中使用recvfrom函数接收中断发送过来的数据，接收到数据后填充UDP协议数据；
S53:使用sendto函数将将网络报文将UDP协议数据发送到主板中；
S54:主板中底层收到UDP数据后产生readready信号，在主板中采用QT中信号与槽的操作，ready信号触发数据接收槽函数DataTackle()；此函数将解析出来的CAN数据存放到环形缓冲区中，等待QT调用接收函数将CAN总线数据取出。
2.如权利要求1所述的多级通讯下多路CAN总线消息实时处理方法，其特征在于，所述步骤S6中，使用CAN数据接收函数，在底层数据缓冲区中取出通道号chan、CAN ID值、远程帧标志RTL、扩展帧标志msgMode、波特率信息baudrate和CAN数据值完成CAN数据的传输。
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