如何通過(guò)DBC文件看懂CAN通信矩陣

實(shí)現汽車(chē)CAN通信開(kāi)發(fā)，必不可少要用到DBC文件和CAN通信矩陣。

CAN通信矩陣是指用于描述 CAN 網(wǎng)絡(luò )中各個(gè)節點(diǎn)之間通信關(guān)系的表格或矩陣。它通常記錄了每個(gè)節點(diǎn)能夠發(fā)送和接收的消息標識符（ID）以及與其他節點(diǎn)之間的通信權限。

通信矩陣在 CAN 網(wǎng)絡(luò )中具有重要作用：

• 通信權限管理：通過(guò)通信矩陣可以清晰地了解每個(gè)節點(diǎn)之間的通信權限，包括哪些節點(diǎn)可以向哪些節點(diǎn)發(fā)送消息，以及哪些節點(diǎn)可以接收來(lái)自哪些節點(diǎn)的消息。這有助于確保網(wǎng)絡(luò )中的數據傳輸是有序和安全的。

• 網(wǎng)絡(luò )配置和管理：通信矩陣可以用于配置和管理 CAN 網(wǎng)絡(luò )的通信規則。通過(guò)調整矩陣中的條目，可以靈活地修改節點(diǎn)之間的通信關(guān)系，以滿(mǎn)足不同的通信需求和網(wǎng)絡(luò )拓撲結構。

• 故障診斷：在出現通信故障或異常情況時(shí)，通信矩陣可以作為診斷工具，幫助定位問(wèn)題。通過(guò)比較實(shí)際通信情況和預期的通信矩陣，可以找出通信錯誤的根本原因，并進(jìn)行相應的修復。

DBC（DataBase Container）文件是用于描述CAN總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )中消息和信號的一種格式，是一種數據庫文件，通常由CAN網(wǎng)絡(luò )中的通信和信號定義組成，可用于配置和管理CAN總線(xiàn)上的通信協(xié)議。

下載CANdb++軟件可以打開(kāi)DBC文件。

鏈接：https://www.vector.com/int/en/products/products-a-z/software/candb/#c104632

以下是一個(gè)DBC文件示例：

以下是 DBC 文件的主要組成部分：

消息定義：描述了在CAN總線(xiàn)上發(fā)送和接收的消息，包括消息的ID、周期、發(fā)送節點(diǎn)等信息。每個(gè)消息定義通常包含了一條或多條信號定義。

• 控制器名稱(chēng) ：控制器ECU名稱(chēng)

• 報文名稱(chēng) ：每個(gè)報文消息規定的名字

• 報文ID ：唯一標識報文的ID號，一般規定ID范圍為0x00 - 0x7FF

• 報文發(fā)送類(lèi)型 ：分為周期報文，事件報文，周期事件報文，使能周期發(fā)送

• 報文周期 ：周期報文的發(fā)送周期值

• 長(cháng)度  ：報文字節長(cháng)度

信號定義：描述了消息中傳輸的數據，如信號的名稱(chēng)、起始位、長(cháng)度、單位、因子、偏移量等。信號定義用于將物理數據映射到CAN消息的數據域中。

• 信號名稱(chēng)：信號英文名稱(chēng)，一般命名：ECUName_MessgeName，ECUName為發(fā)送節點(diǎn)的名字簡(jiǎn)寫(xiě)，MessgeName為具體的報文名稱(chēng)

• 信號描述：信號中文名稱(chēng)描述

• 信號類(lèi)型：信號的數據類(lèi)型，比如布爾類(lèi)型Boolean，無(wú)符號 Unsigned，有符號Signed

• 信號長(cháng)度：信號的長(cháng)度，即占多少個(gè)bit 位的長(cháng)度

• 字節次序 ：規定信號的大小端位置和布局layout，有Motorola格式和Intel格式

• 起始字節位置：起始位所在的字節序號

• 起始位位置：信號起始位所在的bit位置編號

• 精度/偏移量：描述信號值如何轉變成信號物理值，計算公式：真實(shí)物理值 = 信號值 * 精度 + 偏移量

• Range范圍 ：信號數值的范圍

• 信號單位 ：信號數值的單位，比如可為：m ，km

• 信號值描述：信號數值含義

• 初始值：信號默認的初始值

• 無(wú)效值 ：信號無(wú)任何含義的無(wú)效值狀態(tài)

• 備注：信號備注內容

打開(kāi)DBC文件后，我們主要關(guān)注：Tx Messages和Rx Messages，這里面是CAN發(fā)送和接收的信息。

寫(xiě)程序時(shí)候，最容易搞錯的就是起始位和信號長(cháng)度，如果發(fā)送或者接收的信號沒(méi)有對齊，數據解析就會(huì )存在問(wèn)題。

可以使用CANdb++軟件打開(kāi)Layout，通過(guò)可視化的方式看清楚報文的字節排序，例如以下0X342報文的字節排序：

以一個(gè)8byte的報文為例，8byte即為64個(gè)bit位，會(huì )將每一個(gè)bit位編號為0 - 63，信號起始位數值即為起始位位置所在的編號值，信號長(cháng)度表示從起始位開(kāi)始，連續占用的bit位長(cháng)度。

根據具體的布局安排，以及數據的大小端規定，DBC中CAN字節排序有兩種格式：Motorola格式和Intel格式。

Intel格式：也稱(chēng)為小端序。在Intel格式中，數據的低位字節存儲在低地址，高位字節存儲在高地址。與Motorola格式相反，數據的最低有效字節存儲在地址最低的位置，而最高有效字節存儲在地址最高的位置。大多數個(gè)人計算機和x86架構的處理器都使用小端序。

Intel格式規定的布局安排規定示例如下，起始位位置規定了位于64bit（編號0-63）具體的那個(gè)位置，如下示例起始位置為12；信號長(cháng)度規定了從起始位編號位置開(kāi)始，連續占用的bit位長(cháng)度，如下示例信號長(cháng)度為12。

Motorola格式：也稱(chēng)為大端序。在Motorola格式中，數據的高位字節存儲在低地址，低位字節存儲在高地址。這意味著(zhù)數據的最高有效字節存儲在地址最低的位置，而最低有效字節存儲在地址最高的位置。這種格式通常用于一些嵌入式系統和網(wǎng)絡(luò )協(xié)議中。起始位表示信號的大小端規定不同，又可以分成 Motorola MSB格式 和 Motorola LSB格式。

Motorola MSB格式布局示例如下，起始位位置表示的是大端位置。

Motorola LSB格式布局示例如下，起始位位置表示的是小端位置。

使用Intel格式設置續航里程998KM， 它的信號值在整條報文中為3E、60、00、00、00、00、00、00，在DBC文件中設置如下：

信號以低字節低位起始，此處占了12bit，以第一字節的低bit 0位算起，計12個(gè)bit總長(cháng)度，信號是非連續的（發(fā)送的字節序體現出的信號值非連續，但是bit位是由低到高連續的）。 

使用Motorola格式設置續航里程998KM， 它的信號值在整條報文中為3E、60、00、00、00、00、00、00，在DBC文件中設置如下：

信號以高字節低位起始，此處占了12bit，以第二字節的低bit 12位算起，計12個(gè)bit總長(cháng)度，信號是連續的（此處連續針對低字節在前的字節發(fā)送序，參看LSB與MSB）。 

報文發(fā)送類(lèi)型可分為：周期，事件，周期事件，使能周期。

• 周期 ：報文按照固定的周期發(fā)送，例如周期為100ms，則每隔100ms發(fā)送一幀報文。

• 事件 ：當事件觸發(fā)后，發(fā)送出數據報文，一般規定連續發(fā)送3幀，間隔20ms。

• 周期事件 ：周期和事件的結合，報文以周期時(shí)間發(fā)送每幀報文，當某個(gè)事件信號觸發(fā)后，按照事件的形式立馬發(fā)送出來(lái)，之后恢復到固定周期發(fā)送。

• 使能周期 ：報文以周期時(shí)間發(fā)送每幀報文，當某個(gè)事件觸發(fā)后并且達到下一個(gè)發(fā)送周期時(shí)，這個(gè)時(shí)刻按照事件發(fā)送，一般規定連續發(fā)送3幀，間隔20ms。

周期事件報文中的事件信號，在實(shí)際應用中，有事件保持和事件不保持兩種。

• 事件保持 ：觸發(fā)信號發(fā)送后，信號一直保持之前的狀態(tài)。

• 事件不保持 ：觸發(fā)信號發(fā)送后，信號恢復到默認值狀態(tài)。

有些報文規定了兩個(gè)特殊的信號：RollingCounter信號 和 CheckSum信號，為CAN報文添加安全加密屬性，保護CAN報文信號數據。

• RollingCounter信號 ：滾動(dòng)計數值，例如示例信號從0 - 15，循環(huán)滾動(dòng)，每發(fā)送一幀報文，該信號值累加1。

• CheckSum信號 ：檢驗值，基于某種校驗算法，將報文數據進(jìn)行加密處理，加密算法一般使用的是CRC算法。

參考資料：

1、https://www.cnblogs.com/yao-zhang/p/10220665.html

2、https://blog.csdn.net/PlutoZuo/article/details/133043032

3、https://blog.csdn.net/CJohn1994/article/details/124105213

4、https://blog.csdn.net/wteruiycbqqvwt/article/details/102929488

5、https://mp.weixin.qq.com/s/5x0-JqTKx6Uv_3yz9p4K0g