CANoe简易教程2

转载自 http://blog.michiru.me/posts/canoe-tutorial-part-2.html

在这份教程的第一部分，我们提到没有CAN数据库，CANoe还不能工作。在第二部分，我们来看看CAN数据库是怎样的。通过CANoe的Tools菜单，或者从开始菜单打开Vector的CAN数据库编辑器——CANdb++ Editor。

简介

CAN总线上有4种报文：数据帧、远程帧、错误帧、超载帧。其中只有数据帧真正承载数据。CAN数据库储存这些的数据帧的所有属性，这样当我们发现了某条报文在总线上出现时，利用数据库中的数据，就能查询出相关的数据。比如这条报文的收发者，以及其表示的意义。

在Vector格式的数据库中，数据被组织成了6种不同的对象(Object)：

• 信号（Signal）
• 报文（Message）
• 网络节点（Network node），或者简称节点
• 环境变量（Environment variable）
• 设备（ECU）
• CAN网络（Network）

对象是有级别的，高级的对象由若干低级对象附加额外的属性构成。如下图：

信号和报文信号的关系稍后会解释。报文信号到报文的箭头表示（若干）信号组成报文；报文到节点的箭头表示报文拥有发送节点；报文信号到节点的箭头表示拥有接收节点；节点和环境变量到ECU的箭头表示它们组成了ECU；同样，ECU组成了网络。这和CAN总线的交互结构是一样的。

在CANoe自带的CANdb++版本中，一个数据库最高级的对象是Network，且只能有一个,其名字与文件名相同。在更高级的Vector CANdb++ Admin版本中，最高级为一个叫Vehicles的对象，可以包含若干Network。

对象说明

信号

信号（Singal）代表了信息的最小单位，也就是一个“值”。例如发动机转速，开关的位置等。其主要的属性有：name, length, Byte order, Value type。具体含义可以参考CANdb++的Help中，Signal and Message Signal一节。注意Byte order属性，我们称之为“格式”，它可以设置为Motorola或者Intel，稍后会详细介绍。

报文信号

报文信号（Mapped signal）其实就是信号，区别在于当一个信号成为报文的组成部分时，它就会变成报文信号。因为它算是存在于报文中的，因此多了两个属性：

• Startbit: 起始位，也就是信号在报文中的位置。
• Receivers: 这个Signal会被哪个节点接收，这也是上图信号到节点的箭头的意义。

一个信号可以包含在多个报文中，之后会变成多个不同的报文信号，CANdb++ Editor中也叫映射的信号（Mapped Signal）。这是为了Singal可以重用，数据库中其它对象都不能这样重用。

报文

报文（Message）代表一条CAN报文，它就是在CAN总线上实际发送的内容。报文包含若干信号，有name, ID, DLC, Transmitters等属性，具体参考Help文档。需要说明的是，理论上只有一个节点会是报文的发送者，不过CANdb++ Editor中可以设置多个。

另外，Message的属性页中的Layout，可以直观的设置Message包含的Message Signal的位置（也就是其Startbit属性），它编辑的并不是Message的属性。

网络节点

网络节点（Node），它几乎代表了一个设备（ECU）。之所以说几乎，首先是因为ECU还包含了环境变量，其次是因为有一种特殊的ECU模型，它叫做网关（Gateway）。网关包含两个或更多节点，我们等会儿再来说明它。

所以通常，节点 + 环境变量 = ECU，节点的主要属性就只有name而已。

环境变量

环境变量（Environment varisble），用来储存ECU中的数据，比如开关位置、传感器信号等。节点读写这些变量，同时，环境变量还能够被其它东西读写，比如虚拟的传感器。环境变量的存在是为了更好的模拟ECU这个模型。节点利用环境变量和环境交换信息。

ECU

上面已经差不多说明了，ECU其实就是节点和环境变量的组合，代表真实世界的仪器设备。在CANdb++ Editor中，ECU的可设置的属性只有其包含哪些环境变量。ECU对象名字无法编辑的，它等于节点的名字。

网络

Network表示真实世界中的一条CAN总线，它包含若干ECU。

网关

网关（Gateway），是一种特殊的ECU，它包含多个节点，以及环境变量。各个节点属于不同的网络，通过共用的环境变量交换数据。这样，各个网络就可以通过网关交换信息。这也是“网关”名字的由来。需要注意的是，CANdb++ Editor非Admin版本中，dbc文件只能含有唯一一个Network，因此网关这种模型是建立不出来的（汗

关于信号的起始位

稍微了解点CAN之后，CAN数据库非常容易理解，它其实就是CAN总线的模型。不过信号的“起始位”属性，还是得仔细说明。借助报文的Layout，理解起来会稍容易一些。

我们已经知道，报文包含若干信号。信号的格式（Byte order）可以是两种之一：Motorola或者Intel。他们是指Motorola和Intel处理器中使用的数据的储存格式，也就是两种字节序，Motorola是大端字节序，Intel是小端字节序。具体来说，十进制数128，写成二进制数1000 0000，就是大端字节序，而写成0000 0001就是小端字节序。

Byte order for Motorola processors (Big Endian):
MSB ... ... LSB

Byte order for Intel processors (Little Endian):
LSB ... ... MSB

CANdb++ Editor中，都表示成（注意大小写）：

msb ... ... lsb

不过我认为这样理解起来更加混乱，因此我们还是按照MSB和LSB来看。

这两种字节序的信号在报文中的排列规则也不同。为了解释这些规则，我们假如报文的DLC为8，也就是报文中含有8字节的数据，共8 * 8 = 64 bit。把每一位都列在一张表中。

如果位编号从右至左（R2L），那么：

 7   6   5   4   3   2   1   0
--------------------------------
                                | 0
                                | 1
                                | 2
                                | 3
                                | 4
                                | 5
                                | 6
                                | 7

如果位编号从左至右（L2R），那么：

 0   1   2   3   4   5   6   7
--------------------------------
                                | 0
                                | 1
                                | 2
                                | 3
                                | 4
                                | 5
                                | 6
                                | 7

这两种编号方式中，字节的编号是一样的，位的编号不同。CAN报文是串行发送的，CAN节点在发送报文时，不论如何编号，总是从表的左上第一位开始发送。从左至右，从上至下。

 x   x   x   x   x   x   x   x
--------------------------------
1st 2nd 3rd 4th 5th 6th 7th 8th | 0
... ... ... ... ... ... ... ... | 1
... ... ... ... ... ... ... ... | 2
... ... ... ... ... ... ... ... | 3
... ... ... ... ... ... ... ... | 4
... ... ... ... ... ... ... ... | 5
... ... ... ... ... ... ... ... | 6
... ... ... ... ... ... ... last| 7

上面说到不同字节序（格式）的信号在报文中的排列规则也不同：Intel格式的信号的每位，从MSB到LSB，按照从右至左，从上至下的顺序排列（向右上角塞）：

 x   x   x   x   x   x   x   x
--------------------------------
>.. ... ... ... ... ... ... MSB | 0
                LSB ... ... ..> | 1
                                | 2
                                | 3
                                | 4
                                | 5
                                | 6
                                | 7

在CANdb++中看时，记得把MSB和LSB分别换成lsb和msb（注意顺序）。

而Motorola格式的信号，从MSB到LSB，按照每位从左至右，从上至下排列（向左上角塞）：

 x   x   x   x   x   x   x   x
--------------------------------
MSB ... ... ... ... ... ... ..< | 0
<.. ... ... LSB                 | 1
                                | 2
                                | 3
                                | 4
                                | 5
                                | 6
                                | 7

在CANdb++中看时，记得把MSB和LSB分别换成msb和lsb。

<或者>表示信号的衔接点。通常一个Message中只应该含有同一种格式的信号。否则：

 x   x   x   x   x   x   x   x
--------------------------------
>l   e   t   n   I  ... ... MSB | 0
                LSB ... ... ..> | 1
MSB ...  M   o   t   o   r   o< | 2
 
  

于是Intel向左上挤，占据了12个位。Motorola向右上挤就只能从byte2开始排列了，中间的4位不得不空出来。

至此应该没有太多问题，不过接下来才是混乱的：Intel格式的信号有2种表示方法Intel Standard和Intel Sequential:

Intel Standard表示法：

 7   6   5   4   3   2   1   0
--------------------------------
                                | 0
>.. ... ... MSB                 | 1
LSB ... ... ... ... ... ... ..> | 2
                                | 3

这种表示法使用从右至左的位编号方式。例子中我们假设前12位（bit0~11）已经被其它信号占满了。这个信号起始位为MSB，即：12。说出Intel Standard、起始位12、长度12位，就能在Message中确定Singal的位置了。

Intel Sequential表示法：

 0   1   2   3   4   5   6   7
--------------------------------
                                | 0
>.. ... ... MSB                 | 1
LSB ... ... ... ... ... ... ..> | 2
                                | 3

这种表示法使用从左至右的位编号方式。前12位（bit7~0, 15~12）已经被占，这个信号起始位为MSB，即：11。

Motorola式的信号有4种表示方法，分别是：Motorola Forward LSB， Motorola Forward MSB， Motorola Sequential， Motorola Backward。

Motorola Forward LSB:

 7   6   5   4   3   2   1   0
--------------------------------
                                | 0
                MSB ... ... ..< | 1
<.. ... ... ... ... ... ... LSB | 2
                                | 3

从右至左编号方式，起始位为LSB，即：16。

Motorola Forward MSB:

 7   6   5   4   3   2   1   0
--------------------------------
                                | 0
                MSB ... ... ..< | 1
<.. ... ... ... ... ... ... LSB | 2
                                | 3

从右至左编号方式，起始位为MSB，即：11。

Motorola Sequential:

 0   1   2   3   4   5   6   7
--------------------------------
                                | 0
                MSB ... ... ..< | 1
<.. ... ... ... ... ... ... LSB | 2
                                | 3

从左至右编号方式，起始位为MSB，即：12。

也许你觉得最后一种方法应该是从左至右编号，起始位为LSB，但是世间万物总是那么不如意。

Motorola Backward:

 7   6   5   4   3   2   1   0
--------------------------------
                                | 3
                MSB ... ... ..< | 2
<.. ... ... ... ... ... ... LSB | 1
                                | 0

非常费解的编号方式，它的字节编号是从下到上，位编号从右到左，起始位置为LSB，即8。

针对两种格式信号使用的表示法可以在CANdb++ Editor菜单栏的Option > Settings > Display中设置。但不论设置如何，数据库进行储存时，Intel格式使用Intel Sequential表示法储存，Motorola格式使用Motorola Sequential表示法储存，避免在设置不同的编辑器中打开时出现误解。

在这份教程里，我们都使用Motorola格式的信号，并且使用Motorola Forward MSB式的表示方法。它应该和很多人（比如我）的第一感觉相同。

第一份CAN数据库

现在让我们着手建立一份简单的CAN数据库。它有1个信号，1条报文，2个节点分别作为收发节点，1个环境变量用来演示其使用。当然，不用说，有1个网络。

CANdb++ Editor中，使用File > Create Database... 来新建一个叫candb.dbc的数据库，程序会询问你使用的模板。不同模板的区别在于每个对象的属性多少。越复杂的模板属性越多，这里我们使用最简单的EmptyTemplate.dbc

在CANdb++ Editor默认打开的Overall View窗口的左侧，我们可以看到各个对象的分类。如果不是的话，找菜单栏View > Overall View。

建立节点

在Newwork noedes上右键新建，

Name: ECM

同样再新建一个：

Name: METER

建立报文

在Message上右键，新建：

Name: EngineState
Type: CAN Standard
ID: 0x1
DLC: 1

Transmitters中，点击Add...，选择ECM。

建立信号

在Singal上点击右键，New...，之后输入：

Name: Speed
Length[bit]: 8
Byte Order: Motorola
Value Type: Unsigned
Unit: m/s
Factor: 0.1
Offset: 0
Minimum: 0
Maximum: 25.5

Messages页中点击Add...，选择EngineState。

编辑报文信号

展开左侧Messages下的EngineState，右键点击Speed，选择Edit Mapped Singal。

Startbit[bit]: 7

Receivers页中点击Add...，选择METER。

建立环境变量

在左侧Environment variables上右键新建

Name: env_speed
Value Type: Float
Access: Read
Unit: m/s
Initial Value: 0
Minimum: 0
Maximum: 25.5

Control units页中添加ECM。

再次确认一下，使用View > Communication Matrix

非常好，我们的数据库如此精炼。数据库的教程至此，保存在\database文件夹中吧。

额外的说明

Vector的CANdb数据库其实是一个编码为ANSI的文本文件，可以使用任何文本编辑器打开。其结构可以参考Vector的DBC File Format Documentation，在官网似乎搜不到这份文件，就只有提供民间版本了。

这在你有了某种结构的数据库文件（比如表格文件格式），想要转换成Vector的dbc文件的，可以写程序转换，而不是手动输入。