Python之python-can

Python之python-can

1、python-can基本

python-can 库为 Python 提供控制器局域网支持，为不同的硬件设备提供通用抽象，以及一套用于在 CAN 总线上发送和接收消息的实用程序。

python-can 可以在任何 Python 运行的地方运行； 从 CAN 的高功率计算机到 USB 设备，再到运行 linux 的低功率设备，例如 BeagleBone 或 RaspberryPi。

更具体地说，该库的一些示例用途：

被动记录 CAN 总线上发生的情况。 例如，使用 OBD-II 端口监控商用车辆。
测试通过 CAN 交互的硬件。 在现代汽车、摩托车、船只甚至轮椅中发现的模块已经使用这个库从 Python 中测试了组件。
在回路中对新的硬件模块或软件算法进行原型设计。 轻松与现有总线交互。
创建虚拟模块以原型 CAN 总线通信。

2、python-can 安装

使用pip安装

pip install python-can

同时根据使用的硬件设备需要安装对应的驱动等，参照Installation — python-can 4.0.0 documentation

3、配置

3.1 代码中直接配置

can对象公开了一个rc字典，可用于设置interface和channel

import can
can.rc['interface'] = 'neovi'  # 配置硬件类型
can.rc['channel'] = 2        # 配置通道，根据具体的硬件，int或者str
can.rc['bitrate'] = 500000   # 波特率


from can.interface import Bus

bus = Bus()   # 使用rc字典中的配置实例化can

也可以在代码中直接指定接口和通道实例化can

import can

bus = can.interface.Bus(bustype='socketcan', channel='vcan0', bitrate=500000)

bus2 = bus = can.interface.Bus(bustype='pcan', channel='PCAN_USBBUS1', bitrate=250000)

3.2 使用配置文件配置

在 Linux 系统上，配置文件在以下路径中搜索：

~/can.conf

/etc/can.conf

$HOME/.can

$HOME/.canrc

在 Windows 系统上，配置文件在以下路径中搜索：

%USERPROFILE%/can.conf

can.ini（当前工作目录）

%APPDATA%/can.ini

ps：%USERPROFILE%目录为 C:\Users\用户名

%APPDATA% 目录为 C:\Users\用户名\AppData\Roaming

配置文件可设置默认接口和通道如下：

[default]
interface = 
channel = 
bitrate = 

同时也可以添加其他节点如下：

[HS]

# All the values from the 'default' section are inherited

channel = 
bitrate = 

[MS]

# All the values from the 'default' section are inherited

channel = 
bitrate = 

使用配置文件的配置实例化can

from can.interface import Bus

bus = Bus()    # 使用默认（default）配置
hs_bus = Bus(context='HS')        # 使用HS节点配置
ms_bus = Bus(context='MS')        # 使用MS节点配置

3.3 使用环境变量配置

可以设置以下环境变量

CAN_INTERFACE                设置接口类型

CAN_CHANNEL                  设置通道

CAN_BITRATE                  设置波特率

CAN_CONFIG   

CAN_CONFIG                   允许使用 JSON 设置任何总线配置，例如：

CAN_CONFIG={"receive_own_messages": true, "fd": true}

4、基本使用

4.1发送单帧报文到总线

实例化一条bus总线， 使用can.Message()类创建一条message，bus调用send函数将创建的message实例发送到总线。

import can

def send_one():

    # this uses the default configuration (for example from the config file)
    # see https://python-can.readthedocs.io/en/stable/configuration.html
    #bus = can.interface.Bus()
     
    # Using specific buses works similar:
    bus = can.interface.Bus(bustype='bmcan', channel=0, bitrate=500000, data_bitrate=2000000, tres=True)
    # bus = can.interface.Bus(bustype='socketcan', channel='vcan0', bitrate=250000)
    # bus = can.interface.Bus(bustype='pcan', channel='PCAN_USBBUS1', bitrate=250000)
    # bus = can.interface.Bus(bustype='ixxat', channel=0, bitrate=250000)
    # bus = can.interface.Bus(bustype='vector', app_name='CANalyzer', channel=0, bitrate=250000)
    # ...
     
    msg = can.Message(arbitration_id=0xc0ffee,
                      data=[0, 25, 0, 1, 3, 1, 4, 1],
                      is_extended_id=True, )
     
    try:
        bus.send(msg, timeout=None)
        print("Message sent on {}".format(bus.channel_info))
    except can.CanError:
        print("Message NOT sent")
     
    bus.shutdown()

if __name__ == '__main__':
    send_one()

4.2发送周期报文到总线

以下实例分别演示简单发送周期报文，发送定时的周期报文，和发送周期报文过程中修改发送的内容。

注意：在发送定时的周期报文时，达到超时时间任务结束后，task将仍旧由总线跟踪。除非在创建任务时设置参数store_task=False，或者调用stop()函数结束任务task.stop(）。

import time
import can

def simple_periodic_send(bus):
    """
    发送一条周期为200ms的周期报文到总线
    2s后停止发送报文
    """
    print("Starting to send a message every 200ms for 2s")
    msg = can.Message(arbitration_id=0x123, data=[1, 2, 3, 4, 5, 6], is_extended_id=False)
    task = bus.send_periodic(msg, 0.20)
    assert isinstance(task, can.CyclicSendTaskABC)
    time.sleep(2)
    task.stop()
    print("stopped cyclic send")

def limited_periodic_send(bus):
    """
    发送一条有时间限制的周期报文到总线，达到超时时间后，停止任务
    """
    print("Starting to send a message every 200ms for 1s")
    msg = can.Message(arbitration_id=0x12345678, data=[0, 0, 0, 0, 0, 0], is_extended_id=True)
    task = bus.send_periodic(msg, 0.20, 1, store_task=False)
    if not isinstance(task, can.LimitedDurationCyclicSendTaskABC):
        print("This interface doesn't seem to support a ")
        task.stop()
        return

    time.sleep(2)

def test_periodic_send_with_modifying_data(bus):
    """
    在发送周期报文过程中修改发送的数据
    """
    print("Starting to send a message every 200ms. Initial data is ones")
    msg = can.Message(arbitration_id=0x0cf02200, data=[1, 1, 1, 1])
    task = bus.send_periodic(msg, 0.20)
    if not isinstance(task, can.ModifiableCyclicTaskABC):
        print("This interface doesn't seem to support modification")
        task.stop()
        return
    time.sleep(2)
    print("Changing data of running task to begin with 99")
    msg.data[0] = 0x99
    task.modify_data(msg)
    time.sleep(2)

    task.stop()
    print("stopped cyclic send")
    print("Changing data of stopped task to single ff byte")
    msg.data = bytearray([0xff])
    msg.dlc = 1
    task.modify_data(msg)
    time.sleep(1)
    print("starting again")
    task.start()
    time.sleep(1)
    task.stop()
    print("done")

4.3接收总线的can报文

以下示例演示使用recv()函数接收来自总线的can 报文，然后打印报文。

import can

def receive_all():

    bus = can.interface.Bus(bustype='ixxat', channel=0, bitrate=500000)
     
    print('Waiting for RX CAN messages ...')
    try:
        while True:
            msg = bus.recv(1)
            if msg is not None:
                print(msg)
    except KeyboardInterrupt:
        pass

 
if __name__ == "__main__":
    receive_all()

5、 使用Listener和NotifIer

Notifier 对象用作总线的消息分发器。Notifier 创建一个线程来从总线读取消息并将它们分发给listeners。

Listener 类是任何希望注册以接收总线上新消息通知的对象的“抽象”基类。通常使用是需继承can.Listener。重写on_message_received()方法，以实现收到特定的消息的处理逻辑。

以下示例，实现MyListener处理收到message 0x123时，发送message 0x456到总线，打印message的回调函数，创建一个日志记录器，添加到listeners列表。

实例化一个Notifier对象，添加监听的bus总线，绑定listeners列表。当Notifier对象收到bus总线的任意消息，则会将该消息分发listeners列表中的各个监听器。

Notifier对象使用stop()函数以结束监听bus。

有一些侦听器python-can已经提供 ，其中一些允许将消息写入文件，例如can.Logger。

import can
from can.message import Message

class MyListener(can.Listener):
    def __init__(self):
        super(MyListener, self).__init__()

    def on_message_received(self, msg: Message) -> None:
        """
        example
        when receive message 0x123，transmit message 0x456
        """
        if msg.arbitration_id == 0x123:
            transmit_msg = can.Message(arbitration_id=0x456,
                                       dlc=8,
                                       data=[0 for _ in range(8)],
                                       is_extended_id=False)
            bus.send(transmit_msg)

 


def print_msg(msg):
    print(msg)


if __name__ == "__main__":
    bus = can.interface.Bus('virtual_ch', bustype='virtual')
    logger = can.Logger("logfile.asc")  # save log to asc file
    listeners = [
        print_msg,  # Callback function, print the received messages
        logger,  # save received messages to asc file
        MyListener   # my listener
    ]
    notifier = can.Notifier(bus, listeners)
    running = True
    while running:
        input()
        running = False

    # It's important to stop the notifier in order to finish the writting of asc file
    notifier.stop()
    # stops the bus
    bus.shutdown()

6、bus总线设置过滤报文

可以使用set_filters()设置过滤报文，对bus接收到的所有报文进行过滤，返回过滤器匹配的消息。

set_filters()参数为一个可迭代的字典，每个字典都包含一个“can_id”、一个“can_mask”和一个可选的“extended”键。

[{"can_id": 0x11, "can_mask": 0x21, "extended": False}]

过滤器会匹配 & can_mask == can_id & can_mask的所有消息。如果extended 参数也设置了，则仅会匹配 == extended的消息。否则，它仅根据仲裁 ID 和掩码匹配每条消息。

bus = can.interface.Bus('virtual_ch', bustype='virtual')
bus.set_filters([{"can_id": 0x123, "can_mask": 0xFFFF, "extended": False}])

7、提供的脚本

python-can已经提供一些可直接使用的脚本

参照Scripts — python-can 4.0.0 documentation

7.1 can.logger

can.logger 用于记录CAN log，将消息打印到标准输出或给定文件

可以使用python -m can.logger 或者 can_logger.py 的命令行方式调用

7.2 can.player

can.player 用于回放记录的can 报文日志文件

7.3 can.viewer

一个带有GUI界面的简单的can 总线 报文消息的查看器

7.4 can.logconvert

can.logconvert用于日志文件格式的转换， 将日志文件从一种格式转换为另一种格式

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