Python實現CAN報文轉換工具教程

一、CAN報文簡介
CAN是控制器局域網絡(Controller Area Network, CAN)的簡稱，是由以研發和生產汽車電子產品著稱的德國BOSCH公司開發的，並最終成為國際標準（ISO 11898），是國際上應用最廣泛的現場總線之一。 在北美和西歐，CAN總線協議已經成為汽車計算機控制系統和嵌入式工業控制局域網的標準總線，並且擁有以CAN為底層協議專為大型貨車和重工機械車輛設計的J1939協議。
CAN總線以報文為單位進行數據傳送。CAN報文按照幀格式可分為標準幀和擴展幀，標準幀是具有11位標識符的CAN幀，擴展幀是具有29位標識符的CAN幀。按照幀類型可分為：1.從發送節點向其它節點發送數據；2.遠程幀：向其它節點請求發送具有同一識別符的數據幀；3.錯誤幀：指明已檢測到總線錯誤；4.過載幀：過載幀用以在數據幀（或遠程幀）之間提供一附加的延時。共有兩種編碼格式：Intel格式和Motorola格式，在編碼優缺點上，Motorola格式與Intel格式並沒有孰優孰劣之分，只不過根據設計者的習慣，由用戶自主選擇罷了。當然，對於使用者來講，在進行解析之前，就必須要知道編碼的格式是哪一種，否則，就不能保證正確地解析信號的含義。以下就以8位字節編碼方式的CAN總線信號為例，詳細分析一下兩者之間的區別。
Intel編碼格式
當一個信號的數據長度不超過1個字節（8位）並且信號在一個字節內實現（即該信號沒有跨字節實現）：該信號的高位（S_msb）將被放在該字節的高位，信號的低位（S_lsb）將被放在該字節的低位。
當一個信號的數據長度超過1個字節（8位）或者數據長度不超過一個字節但是採用跨字節方式實現時：該信號的高位（S_msb）將被放在高字節（MSB）的高位，信號的低位（S_lsb）將被放在低字節（LSB）的低位。
Motorola編碼格式
當一個信號的數據長度不超過1個字節（8位）並且信號在一個字節內實現（即該信號沒有跨字節實現）：該信號的高位（S_msb）將被放在該字節的高位，信號的低位（S_lsb）將被放在該字節的低位。
當一個信號的數據長度超過1個字節（8位）或者數據長度不超過一個字節但是採用跨字節方式實現時：該信號的高位（S_msb）將被放在低字節（MSB）的高位，信號的低位（S_lsb）將被放在高字節（LSB）的低位。
可以看出，當一個信號的數據長度不超過1Byte時，Intel與Motorola兩種格式的編碼結果沒有什麼不同，完全一樣。當信號的數據長度超過1Byte時，兩者的編碼結果出現了明顯的不同。
二、CAN報文轉換工具需求分析
1、 支持標準幀的CAN報文的轉換，擴展幀暫不支持
2、 CAN報文支持Intel、motorola兩種編碼，先支持motorola格式，後期追加Intel格式
3、 工具具有一定的容錯處理能力、報告生成能力
4、 制定統一格式，方便使用者修改測試腳本
5、增加交互模式，鍵盤輸入，控制檯輸出；例如：
提示語：startBit:length:minValue:maxValue:setValue
輸入：35:1:0:1:1
或：35:1:::1
控制檯輸出：00 00 00 00 08 00 00 00
Intel和Motorola編碼舉例：
三、交互模式
代碼如下：
import sys print("----------------歡迎使用CAN報文轉換工具交互模式----------------") print("請輸入CAN信號,格式為:startBit:length:minValue:maxValue:setValue") print("例如：32:1:0:1:1") print("或者省略minValue和maxValue：35：1：：：1") print("信號輸入結束請再按一次回車") 

#十進制轉換成二進制list 

def octToBin(octNum, bit): 

while(octNum != 0): bit.append(octNum%2) octNum = int(octNum/2) for i in range(64-len(bit)): bit.append(0) sig = [] startBit = [] length = [] setValue = [] #輸入CAN信號 while True: input_str = input() if not len(input_str): break if(input_str.count(":")<4): continue="" :="" for="" i="" in="" can="[]">16): print("CAN信號長度超過2Byte，暫不支持！！！")

 sys.stdin.readline() 

sys.exit() 

#長度未超過1Byte的情況且未跨字節的信號 if((startBit[i]%8 + length[i])<=8): for j in range(length[i]): bit = [] #setValue的二進制值按字節位從低到高填 octToBin(setValue[i],bit) #填滿字節長度值 if(CAN[startBit[i]+j]==-1): CAN[startBit[i]+j] = bit[j] #字節存在衝突 else: print(sig[i] + "字節位存在衝突，生成CAN報文失敗！！！") sys.stdin.readline() sys.exit() #跨字節的信號 else: #高位位數和低位位數 highLen = 8 - startBit[i]%8 lowLen = length[i] - highLen bit = [] #setValue的二進制值按字節位從低到高填 octToBin(setValue[i],bit) #先填進信號的高位 for j1 in range(highLen): if(CAN[startBit[i]+j1]==-1): CAN[startBit[i]+j1] = bit[j1] #字節存在衝突 else: print(sig[i] + "字節位存在衝突，生成CAN報文失敗！！！") sys.stdin.readline() sys.exit() #再填進信號的低位 for j2 in range(lowLen): if(CAN[(int(startBit[i]/8)-1)*8+j2]==-1): CAN[(int(startBit[i]/8)-1)*8+j2] = bit[highLen+j2] #字節存在衝突 else: print(sig[i] + "字節位存在衝突，生成CAN報文失敗！！！") sys.stdin.readline() sys.exit() #剩餘位默認值設為0 for i in range(64): if(CAN[i]==-1): CAN[i] = 0 #----------------將二進制list每隔8位轉換成十六進制輸出---------------- #其中，map()將list中的數字轉成字符串，按照Motorola格式每隔8位採用了逆序 # ''.join()將二進制list轉換成二進制字符串，int()將二進制字符串轉換成十進制 #hex()再將十進制轉換成十六進制，upper()轉換成大寫，兩個lstrip()將"0X"刪除, #zfill()填充兩位，輸出不換行，以空格分隔 print(hex(int(''.join(map(str,CAN[7::-1])),2)).upper().lstrip("0").lstrip("X").zfill(2) + " ",end="") print(hex(int(''.join(map(str,CAN[15:7:-1])),2)).upper().lstrip("0").lstrip("X").zfill(2) + " ",end="") print(hex(int(''.join(map(str,CAN[23:15:-1])),2)).upper().lstrip("0").lstrip("X").zfill(2) + " ",end="") print(hex(int(''.join(map(str,CAN[31:23:-1])),2)).upper().lstrip("0").lstrip("X").zfill(2) + " ",end="") print(hex(int(''.join(map(str,CAN[39:31:-1])),2)).upper().lstrip("0").lstrip("X").zfill(2) + " ",end="") print(hex(int(''.join(map(str,CAN[47:39:-1])),2)).upper().lstrip("0").lstrip("X").zfill(2) + " ",end="") print(hex(int(''.join(map(str,CAN[55:47:-1])),2)).upper().lstrip("0").lstrip("X").zfill(2) + " ",end="") print(hex(int(''.join(map(str,CAN[63:55:-1])),2)).upper().lstrip("0").lstrip("X").zfill(2))
運行截圖：
錯誤提示：
四、配置項模式
配置文件如下：
##註釋 ::start #編碼格式：0=Intel；1=Motorola encodeType=1 #幀格式：0=標準幀；1=擴展幀； canMode=0 #幀類型：0=數據幀；... canType=0 #默認初始值(0~1) defaultValue=0 #MSG定義 msgName=BCM_FrP01 msgID=0x2CD #長度（BYTE） msgLength=8 #signal定義 #sigName=name:startBit:length:minValue:maxValue:setValue #sigName=ReverseSw:25:6:0:1:13 #sigName=Trunk_BackDoor_Sts:33:2:0:1:2 #sigName=DRVUnlockState:37:2:0:1:3 #sigName=HeadLampLowBeam:40:8:0:1:60 #sigName=HoodStatus:51:1:0:1:0 #sigName=HeadLampHighBeam:52:1:0:1:0 #sigName=RLDoorStatus:59:1:0:1:0 #sigName=RRDoorStatus:58:1:0:1:0 #sigName=PsgDoorStatus:57:2:0:1:0 sigName=One:0:8:0:255:165 sigName=Two:24:12:0:4095:1701 sigName=Three:54:5:0:31:25 ::end ::start #編碼格式：0=Intel；1=Motorola encodeType=1 #幀格式：0=標準幀；1=擴展幀； canMode=0 #幀類型：0=數據幀；... canType=0 #默認初始值(0~1) defaultValue=0 #MSG定義 msgName=BCM_FrP msgID=0x2CD #長度（BYTE） msgLength=8 #signal定義 #sigName=name:startBit:length:minValue:maxValue:setValue #sigName=ReverseSw:25:6:0:1:13 #sigName=Trunk_BackDoor_Sts:33:2:0:1:2 #sigName=DRVUnlockState:37:2:0:1:3 #sigName=HeadLampLowBeam:40:8:0:1:60 #sigName=HoodStatus:51:1:0:1:0 #sigName=HeadLampHighBeam:52:1:0:1:0 #sigName=RLDoorStatus:59:1:0:1:0 #sigName=RRDoorStatus:58:1:0:1:0 #sigName=PsgDoorStatus:57:2:0:1:0 sigName=One:35:1:0:1:1 ::end
代碼如下：
#!/usr/bin/python defaultValue = 0 sigName = [] startBit = [] length = [] minValue = [] maxValue = [] setValue = [] #CAN數組存放CAN報文值 CAN = [] logFile = open("log.txt","w") def parseConfig(): config = open("Config.txt","r") count = 0 isError = False for line in config: line = line.strip() #註釋 if(line.find("#")>=0): continue #開始標記 elif(line.find("::start")>=0): count = count + 1 isError = False if(count>1): sigName.clear() startBit.clear() length.clear() setValue.clear() continue else: continue elif(isError == True): continue #編碼格式 elif(line.find("encodeType")>=0): encodeType = line.split("=")[1] if(encodeType != "1"): isError = True print(str(count) + ". CAN報文生成失敗！！！目前僅支持Motorola編碼格式，暫不支持Intel編碼格式！") logFile.write("%d. CAN報文生成失敗！！！目前僅支持Motorola編碼格式，暫不支持Intel編碼格式！
" % count) continue #幀格式 elif(line.find("canMode")>=0): canMode = line.split("=")[1] if(canMode != "0"): isError = True print(str(count) + ". CAN報文生成失敗！！！目前僅支持標準幀，暫不支持擴展幀！") logFile.write("%d. CAN報文生成失敗！！！目前僅支持標準幀，暫不支持擴展幀！
" % count) continue #幀類型 elif(line.find("canType")>=0): canType = line.split("=")[1] if(canType != "0"): isError = True print(str(count) + ". CAN報文生成失敗！！！目前僅支持數據幀，暫不支持其他幀！") logFile.write("%d. CAN報文生成失敗！！！目前僅支持數據幀，暫不支持其他幀！
" % count) continue #默認初始值 elif(line.find("defaultValue")>=0): global defaultValue defaultValue = int(line.split("=")[1]) #MSG名稱 elif(line.find("msgName")>=0): msgName = line.split("=")[1] #MSGID elif(line.find("msgID")>=0): msgID = line.split("=")[1] #MSG長度 elif(line.find("msgLength")>=0): msgLength = line.split("=")[1] #signal定義 elif(line.find("sigName")>=0): sigName.append(line.split(":")[0].split("=")[1]) startBit.append(int(line.split(":")[1])) length.append(int(line.split(":")[2])) #minValue.append(int(line.split(":")[3])) #maxValue.append(int(line.split(":")[4])) setValue.append(int(line.split(":")[5])) elif(line.find("::end")>=0): rV,errMsg = getCANMessage() if(rV == "-1"): isError = True print(str(count) + ". CAN報文生成失敗！！！" + errMsg) logFile.write("%d. CAN報文生成失敗！！！%s
" % (count,errMsg)) continue print(str(count) + ". CAN報文生成成功！！！") logFile.write("%d. CAN報文生成成功！！！
" % count) #----------------------------輸出標題信息---------------------------- print("msgName msgID msgLen msgData") logFile.write("msgName msgID msgLen msgData
") if(len(msgName)<8): msgname="" end="" s="" else:="" msgid="" msglength="" ----------------="" list="" def="" :="" octnum="int(octNum/2)" for="" i="" in="">16): errMsg = " CAN信號長度超過2Byte，暫不支持！！！" #print(sigName[i] + errMsg) return "-1",errMsg #長度未超過1Byte的情況且未跨字節的信號 if((startBit[i]%8 + length[i])<=8): for j in range(length[i]): bit = [] #setValue的二進制值按字節位從低到高填 octToBin(setValue[i],bit) #填滿字節長度值 if(CAN[startBit[i]+j]==-1): CAN[startBit[i]+j] = bit[j] #字節存在衝突 else: errMsg = " 字節位存在衝突，生成CAN報文失敗！！！" #print(sigName[i] + errMsg) return "-1",errMsg #跨字節的信號 else: #高位位數和低位位數 highLen = 8 - startBit[i]%8 lowLen = length[i] - highLen bit = [] #setValue的二進制值按字節位從低到高填 octToBin(setValue[i],bit) #先填進信號的高位 for j1 in range(highLen): if(CAN[startBit[i]+j1]==-1): CAN[startBit[i]+j1] = bit[j1] #字節存在衝突 else: errMsg = " 字節位存在衝突，生成CAN報文失敗！！！" #print(sigName[i] + errMsg) return "-1",errMsg #再填進信號的低位 for j2 in range(lowLen): if(CAN[(int(startBit[i]/8)-1)*8+j2]==-1): CAN[(int(startBit[i]/8)-1)*8+j2] = bit[highLen+j2] #字節存在衝突 else: errMsg = " 字節位存在衝突，生成CAN報文失敗！！！" #print(sigName[i] + errMsg) return "-1",errMsg #剩餘位設為默認值 for i in range(64): if(CAN[i]==-1): CAN[i] = defaultValue #若無錯誤則返回正確值 return "0","success!" if __name__ == "__main__": #調用parseConfig()函數開始執行程序 parseConfig()
運行結果：
1. CAN報文生成成功！！！ msgName msgID msgLen msgData BCM_FrP01 0x2CD 8 A5 00 06 A5 00 06 40 00 2. CAN報文生成成功！！！ msgName msgID msgLen msgData BCM_FrP 0x2CD 8 00 00 00 00 08 00 00 00