簡(jiǎn)史

Qt CAN總線模塊始終提供API用于CAN總線的高級(jí)操作：

• QCanBusDevice 表示 CAN 設(shè)備。此類可用于讀取和寫(xiě)入CAN幀。
• QCanBusFrame表示一個(gè)實(shí)際的CAN幀。

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

實(shí)際上，更高級(jí)別的協(xié)議應(yīng)用于CAN總線幀之上。這克服了任意有效負(fù)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(hào)類型的唯一標(biāo)識(shí)符，并為信號(hào)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(shí)現(xiàn)來(lái)提取這些值。在Qt 6.5中，我們引入了一組API來(lái)簡(jiǎn)化此過(guò)程。

用于解析 CAN 幀的新 API

新的 API 提供了一種描述頂級(jí)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(xì)看看 API：

• QCanUniqueIdDescription定義了在CAN幀內(nèi)存儲(chǔ)和提取唯一標(biāo)識(shí)符的規(guī)則。
• QCanSignalDescription定義了在CAN幀內(nèi)存儲(chǔ)和提取單個(gè)信號(hào)值的規(guī)則。
• QCanMessageDescription定義了CAN報(bào)文。消息包含一個(gè)唯一標(biāo)識(shí)符和多個(gè)信號(hào)。
• 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(lái)編碼和解碼幀：

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

讓我們開(kāi)發(fā)一個(gè)小示例來(lái)演示運(yùn)行中的新 API。

演示時(shí)間

讓我們考慮一個(gè)具有以下格式的協(xié)議：

• 唯一標(biāo)識(shí)符編碼到 FrameID 的前 11 位中。
• 有效負(fù)載包含 8 個(gè)字節(jié)。
• 前兩個(gè)字節(jié)表示稱為“信號(hào) 0”的信號(hào)。此信號(hào)包含一個(gè)無(wú)符號(hào)整數(shù)。
• 接下來(lái)的 4 個(gè)字節(jié)表示稱為“信號(hào) 1”的信號(hào)。此信號(hào)包含一個(gè)有符號(hào)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(lái)描述這個(gè)協(xié)議。

唯一標(biāo)識(shí)符

讓我們從唯一標(biāo)識(shí)符開(kāi)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(shí)符的位長(zhǎng)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(fù)載。

信號(hào)和消息描述

接下來(lái)，讓我們定義信號(hào)描述。

對(duì)于這兩個(gè)信號(hào)，我們定義信號(hào)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(zhǎng)度。請(qǐng)注意，對(duì)于整個(gè)有效負(fù)載，位編號(hào)是連續(xù)的。位 0 表示字節(jié) 0 的第一個(gè)位，位 63 表示字節(jié) 7 的最后一位。信號(hào)名稱在消息描述中必須是唯一的。信號(hào)名稱用于在解析幀時(shí)提供有意義的結(jié)果，并標(biāo)識(shí)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(qǐng)參閱文檔。

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

幀處理器

一旦我們?yōu)槲ㄒ粯?biāo)識(shí)符和消息創(chuàng)建了描述，我們就可以創(chuàng)建 QCanFrameProcessor 的實(shí)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(jìn)行初始化。在我們的例子中，列表只包含一個(gè)元素。

處理 CAN 幀

本節(jié)介紹如何使用上述消息描述來(lái)解析傳入幀和對(duì)新幀進(jìn)行編碼。

為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，讓我們手動(dòng)創(chuàng)建一個(gè)CAN幀。

實(shí)際上，這樣的幀將從QCanBusDevice接收。請(qǐng)注意，框架具有與之前創(chuàng)建的消息描述的唯一標(biāo)識(shí)符匹配的唯一標(biāo)識(shí)符。

要解析此幀，只需調(diào)用 parseFrame（） 方法：

此方法返回一個(gè) ;ParseResult 結(jié)構(gòu)，其中包含一個(gè)唯一標(biāo)識(shí)符和一個(gè)保存信號(hào)名稱和信號(hào)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(shí)符以及信號(hào)名稱和信號(hào)值的映射作為參數(shù)傳遞。信號(hào)名稱必須與信號(hào)描述的名稱匹配。對(duì)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?cè)?nbsp;qDebug（） 輸出中看到的。

自動(dòng)提取總線信息

上一節(jié)中的示例演示如何手動(dòng)指定CAN報(bào)文描述。這種方法相當(dāng)冗長(zhǎng)且容易出錯(cuò)。

我們能做得更好嗎？

幸運(yùn)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(gè)標(biāo)準(zhǔn)是DBC。它是一種基于文本的格式，廣泛用于各個(gè)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(dòng)生成消息說(shuō)明。DBC 格式還包含對(duì)唯一標(biāo)識(shí)符的明確定義要求，因此該類還具有生成唯一標(biāo)識(shí)符描述的靜態(tài)方法。

此示例可以說(shuō)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(shí)符描述來(lái)創(chuàng)建幀處理器并開(kāi)始處理。如果解析失敗，API 會(huì)提供一些方便的方法來(lái)處理錯(cuò)誤。