CAN-шина:
от теории к практике в Link G4X

01Из чего состоит CAN-сообщение

Типовое CAN-сообщение выглядит так:

27A  4  A1 24 DD FF

27A — идентификатор сообщения (ID, в hex). 4 — длина данных (DLC, от 0 до 8). Далее идут сами данные: A1 24 DD FF. Четыре байта, каждый по 8 бит.

02Hex и двоичная запись

Шестнадцатеричная (0x..) и двоичная (0b..) запись — это одно и то же число в разных системах счисления. Полезно помнить «степени двойки» — они соответствуют отдельным битам внутри байта:

Биты внутри байта нумеруются справа налево (младший — справа):

03Размерность: сколько бит занимает число

Объём, который нужен числу, выбирается по максимальному значению, которое надо передать. В CAN реально используются три размера: 1, 8 и 16 бит.

Примеры из жизни

• Флаг — достаточно 1 бита. Значения только 0 или 1.
• Температура — обычно 8 бит. Если нужны отрицательные значения, применяют offset (см. раздел 5).
• Тахометр — 16 бит: в 8 бит 8000 об/мин не лезет.

04Порядок байтов (endian)

Как только число занимает больше одного байта, появляется вопрос: какой байт идёт в шину первым — старший или младший. Это и есть byte order, он же endian.

Пример: число 10000 = 0x2710. Это два байта: 0x27 (старший) и 0x10 (младший).

05Offset: смещение значения

Байт в CAN по умолчанию беззнаковый (0…255). Но передавать часто нужно знаковые величины — например, температуру от −40 до +215. Тогда к «сырому» значению прибавляют offset.

Температура = сырой_байт − 40

сырой_байт  0   →  −40 °C
сырой_байт  40  →    0 °C
сырой_байт 130  →  +90 °C

06Как описывается сигнал внутри кадра

Любой сигнал в CAN-кадре описывается тремя параметрами:

Что такое битовый сдвиг — на пальцах

Возьмём число 7:

7 = 0x07 = 0b00000111

Сдвигаем на 2 бита влево:

0b00000111  <<  2  =  0b00011100  =  0x1C  =  28

Зачем это нужно: чтобы воткнуть значение в нужную позицию внутри байта и не тронуть соседние биты, в которых лежат другие данные.

07Два флага в одном байте

Задача: в сообщение с ID 0x27A, в байт 3, положить флаг «аварийное давление масла» (бит 5) и флаг «авария АКБ» (бит 2). Биты считаем от 1.

Как это выглядит в байте

Где М — флаг масла (бит 5), А — флаг АКБ (бит 2).

• Оба флага активны: 0b00010010 = 0x12
• Только масло: 0b00010000 = 0x10
• Только АКБ: 0b00000010 = 0x02

08Структура CAN Setup в Link

Теперь — как вся теория из первой части превращается в реальные клики в CAN Setup. Link G4X — мощный, но слегка «программистский» ECU: у него много свободы и много мелких ловушек.

В Link G4X окно настройки CAN состоит из пяти вкладок:

Для энтузиаста главные вкладки — Mode и Streams. Почти всё будет происходить именно в них.

09Вкладка Mode — базовые настройки канала

10Иерархия Stream → Frame → Parameter

Главная особенность Link, которую надо понять один раз и навсегда:

Stream  →  Frame  →  Parameter

• Stream — логический канал. Их в Link до 10 штук. Каждый стрим работает на приём (Receive) или на передачу (Transmit). Это контейнер.
• Frame — один CAN-кадр с конкретным CAN ID. Внутри стрима может быть несколько кадров. То, что раньше мы называли «CAN-сообщение».
• Parameter — один сигнал внутри кадра. Обороты, температура, флаг. У каждого параметра свои start, width, byte order, type, multiplier, divider, offset.

11Поля кадра (Frame)

12Колонки параметров

13Start Position — Link считает в битах

Внизу вкладки Streams есть линейка 0…63 с разметкой байтов 0…7 — именно она и отражает эту шкалу. По ней очень удобно глазом проверять, какие биты уже заняты и нет ли пересечений.

Пересчёт

byte        = start_position / 8
bit_in_byte = start_position % 8

start  0  →  байт 0, бит 0
start  8  →  байт 1, бит 0
start 16  →  байт 2, бит 0
start 24  →  байт 3, бит 0
start 32  →  байт 4, бит 0
start 40  →  байт 5, бит 0
start 48  →  байт 6, бит 0
start 56  →  байт 7, бит 0

Если даташит даёт «байт N, бит M», то в Link пиши: start = N × 8 + M.

14Ловушка LS First: «странные» старты 7, 23, 39, 55

Здесь — главное место, где новички плутают. Когда Byte Order = MS First, Start Position указывает на самый старший бит значения. Для 16-битного числа на границе байта это «круглые» числа: 0, 8, 16, 24, 32, 40, 48, 56.

Когда Byte Order = LS First, Start Position указывает на самый младший бит значения в первом по порядку байте. Для 16-битного числа это «нечётные» числа: 7, 23, 39, 55.

Запоминалка

15Формула пересчёта: Multi / Divider / Offset

Полная формула пересчёта сырого значения в физическое:

Physical = (Raw × Multi / Divider) − Offset

Примеры из реальных стримов

Когда что использовать

• Multi — когда устройство передаёт целое число, а в реальности это десятичная дробь.
• Divider — обратная задача. Полученное сырое значение надо поделить. Часто 10 или 100.
• Offset — когда unsigned надо превратить в знаковое. Температура — классика.

16ID Position и мультиплексированные кадры

Иногда надо передать больше данных, чем влезает в 8 байт одного CAN-кадра. Решение: несколько кадров идут по шине с одним и тем же CAN ID, но первый байт хранит номер подкадра. Приёмник смотрит этот байт и понимает, какой «подкадр» пришёл.

В Link это и есть ID Position. Варианты:

• None — обычный кадр. Все 8 байт (биты 0…63) свободны под сигналы.
• 0 — в байте 0 лежит номер подкадра (0, 1, 2…). Полезных байт — 7.
• 1, 2, … — то же самое, но номер кладётся в байт 1, 2 и т. д.

Как это выглядит на практике

У стрима один CAN ID (например, 1000 = 0x3E8). Внутри стрима создаём несколько Frame: Frame 1 с ID=0, Frame 2 с ID=1, Frame 3 с ID=2. Link отправляет их по очереди, подставляя номер в байт 0. Приёмник (например, приборка) раскладывает их обратно по содержимому.

17Пошаговая инструкция

Универсальный алгоритм для любого CAN-устройства, которое ты хочешь прицепить к Link G4X.

18Три типовых примера подключения

19Отладка: что делать, если не работает

20Итоговый чек-лист

Перед тем как нажать Apply, пробегись по пунктам: