簡史

Qt CAN總線模塊始終提供API用于CAN總線的高級操作：

• QCanBusDevice 表示 CAN 設備。此類可用于讀取和寫入CAN幀。
• QCanBusFrame表示一個實際的CAN幀。

CAN總線幀由幀ID和有效負載組成。在現有的 API 中，FrameId 表示為無符號整數，有效負載只是一個保存一些原始字節的 QByteArray。

實際上，更高級別的協議應用于CAN總線幀之上。這克服了任意有效負載和 FrameId 的通用定義，該定義將其替換為可能發生的總線設備、消息和信號類型的唯一標識符，并為信號中的值提供類型信息。

在Qt 6.5之前，用戶必須提供自己的實現來提取這些值。在Qt 6.5中，我們引入了一組API來簡化此過程。

用于解析 CAN 幀的新 API

新的 API 提供了一種描述頂級協議的方法。稍后，這些規則可用于解碼傳入的CAN幀，以及在將數據發送到設備之前將數據編碼為CAN幀。

讓我們仔細看看 API：

• QCanUniqueIdDescription定義了在CAN幀內存儲和提取唯一標識符的規則。
• QCanSignalDescription定義了在CAN幀內存儲和提取單個信號值的規則。
• QCanMessageDescription定義了CAN報文。消息包含一個唯一標識符和多個信號。
• QCanFrameProcessor可用于解碼傳入的CAN幀或將提供的值編碼為CAN幀以發送到接收器。

QCanFrameProcessor 類使用其他新類提供的描述。它提供了兩種主要方法來編碼和解碼幀：

• QCanFrameProcessor：:p arseFrame（） 來解析傳入的幀。
• QCanFrameProcessor：:p repareFrame（） 基于輸入數據生成幀。

讓我們開發一個小示例來演示運行中的新 API。

演示時間

讓我們考慮一個具有以下格式的協議：

• 唯一標識符編碼到 FrameID 的前 11 位中。
• 有效負載包含 8 個字節。
• 前兩個字節表示稱為“信號 0”的信號。此信號包含一個無符號整數。
• 接下來的 4 個字節表示稱為“信號 1”的信號。此信號包含一個有符號整數。
• 字節采用小端格式。

可以使用下圖可視化此格式。

讓我們看看如何用新的 API 來描述這個協議。

唯一標識符

讓我們從唯一標識符開始。

QCanUniqueIdDescription uid; 
uid.setSource(QtCanBus::DataSource::FrameId); 
uid.setEndian(QSysInfo::Endian::LittleEndian); 
uid.setStartBit(0); 
uid.setBitLength(11); 

我們定義源（FrameId），字節序（Little-Endian），起始位和唯一標識符的位長度。

源定義了CAN幀的一部分，該幀將用于提取值。它可以是幀 ID 或有效負載。

信號和消息描述

接下來，讓我們定義信號描述。

對于這兩個信號，我們定義信號名稱、源（有效載荷）、字節序（小端）、數據類型、起始位和位長度。請注意，對于整個有效負載，位編號是連續的。位 0 表示字節 0 的第一個位，位 63 表示字節 7 的最后一位。信號名稱在消息描述中必須是唯一的。信號名稱用于在解析幀時提供有意義的結果，并標識將值編碼到新生成的幀中的正確規則。允許您指定更多參數。有關完整列表，請參閱文檔。

指定信號描述后，我們可以定義消息描述。

QCanMessageDescription msg;
msg.setName(u"example message"_s);
msg.setSize(8);
msg.setUniqueId(QtCanBus::UniqueId{0x123});
msg.setSignalDescriptions({s0, s1});

對于消息描述，我們指定有效負載大小、此消息中包含的信號描述列表以及唯一標識符。唯一標識符將用于在解碼傳入CAN幀時選擇正確的消息描述。與信號描述一樣，QCanMessageDescription 類允許您指定更多參數，因此請務必查看文檔。

幀處理器

一旦我們為唯一標識符和消息創建了描述，我們就可以創建 QCanFrameProcessor 的實例。

幀處理器使用先前生成的唯一 ID 描述和消息描述列表進行初始化。在我們的例子中，列表只包含一個元素。

處理 CAN 幀

本節介紹如何使用上述消息描述來解析傳入幀和對新幀進行編碼。

為簡單起見，讓我們手動創建一個CAN幀。

實際上，這樣的幀將從QCanBusDevice接收。請注意，框架具有與之前創建的消息描述的唯一標識符匹配的唯一標識符。

要解析此幀，只需調用 parseFrame（） 方法：

此方法返回一個 ParseResult 結構，其中包含一個唯一標識符和一個保存信號名稱和信號值的映射。qDebug（） 調用的輸出如下所示。

Unique ID: 0x123
Values: QMap(("signal 0", QVariant(qulonglong, 0xCDAB))("signal 1", QVariant(qlonglong, 0x78563412)))

要生成幀，我們需要調用 prepareFrame（） 方法，并將唯一標識符以及信號名稱和信號值的映射作為參數傳遞。信號名稱必須與信號描述的名稱匹配。對于此示例，我們將重用 parseFrame（） 方法返回的值。

生成的幀應與初始幀相似。這就是我們在 qDebug（） 輸出中看到的。

自動提取總線信息

上一節中的示例演示如何手動指定CAN報文描述。這種方法相當冗長且容易出錯。

我們能做得更好嗎？

幸運的是，已經有一些眾所周知的描述CAN總線參數的標準。其中一個標準是DBC。它是一種基于文本的格式，廣泛用于各個行業。

在Qt 6.5中，我們引入了QCanDbcFileParser類。此類分析輸入 DBC 文件，并自動生成消息說明。DBC 格式還包含對唯一標識符的明確定義要求，因此該類還具有生成唯一標識符描述的靜態方法。

此示例可以說明使用此類的典型模式。

如果DBC文件解析成功，我們可以使用生成的消息和唯一標識符描述來創建幀處理器并開始處理。如果解析失敗，API 會提供一些方便的方法來處理錯誤。