“插座”，SocketCAN怎么用？

Posted 2021-04-25 CatchCAN

SocketCAN是Linux环境下的一种CAN协议实现方法，最早由大众汽车提供给Linux内核。如今，在2.6.25及之后版本的Linux内核中默认集成了SocketCAN。Python3.3也增加了对SocketCAN的支持。

 

在SocketCAN出现之前，Linux环境下实现对CAN的访问都是基于字符设备，不同厂家的硬件其驱动都是不一样的。SocketCAN将CAN当做一个网络设备（见图1），增加了一个协议族PF_CAN，将CAN的访问变成类似于网络接口的方式，屏蔽了底层硬件的不同，使应用层对CAN网络的访问实现了接口统一。

图1  SocketCAN的架构

SocketCAN（netdev）与基于字符（chardev）的CAN访问方式，在使用上有如下显著差异：

• SocketCAN允许同一时间有多个应用可以访问同一个CAN设备，而基于字符的方式同一时间只允许唯一一个应用可以访问CAN设备。

•  SocketCAN自身可设置过滤机制及高层CAN协议，而基于字符的方式下这些只能交给应用去完成。

图2展示了SocketCAN（netdev）和基于字符的CAN（chardev）驱动之间的分层差异。

图2  netdev和chardev的分层差异

SocketCAN的缺点也是很明显的：

• 内存开销大，因为linux的网络接口一开始是为长数据帧的以太网准备的，而CAN只有8字节的数据场；

•  Packet scheduler是各接口共用的，所以在有大数据量的以太网通讯时，会导致CAN通讯的延误；

• 不支持硬件过滤机制。

以Ubuntu14.04为例，接入PEAK的USB2CAN，波特率250kbps，使用SocketCAN进行CAN通信有如下步骤：

首先，SocketCAN无需安装，已经集成在这个版本中；

其次，考虑测试的方便性，建议安装can-utils；

再其次，配置并启动CAN：

        $sudo ip link set can0 type can bitrate 250000

        $sudo ifconfig can0 up

再再然后，就可以用前面讲到的can-utils工具收发报文，或者编写程序代码执行相关的CAN收发任务了。

具体到程序代码的编写，其主要包含如下几个部分：

• 建立一个SocketCAN套接字：

  s=socket(PF_CAN, SOCK_RAW, CAN_RAW)；

• 获取前述套接字对应的索引：

  ioctl(s, SIOCGIFINDEX,&ifr)；

• 绑定套接字和对应的接口：

  bind(s, (struct sockaddr*)&addr, sizeof(addr))；

• 如需要，可设定过滤机制：

  setsockopt(s, SOL_CAN_RAW,CAN_RAW_FILTER, &rfilter, sizeof(rfilter))；

  注：关闭则可用setsockopt(s, SOL_CAN_RAW, CAN_RAW_FILTER, NULL, 0)；

• 利用read或write收发CAN报文：                  

         read(s, &frame, sizeof(structcan_frame))

         或

         write(s, &frame, sizeof(struct can_frame)) 。

• 如需要，可关闭前述套接字：close(s)。