玩转Linux CAN/CANFD——SocketCAN使用详解

CAN总线（Controller Area Network）作为一种可靠的串行通信协议，广泛应用于汽车电子、工业自动化等领域。在Linux系统中，SocketCAN提供了原生的CAN协议支持，使得开发者可以像操作网络socket一样进行CAN通信。本文将带你从零开始，掌握Linux CAN编程的核心技术，包括标准CAN和CANFD的使用。

一、SocketCAN简介

SocketCAN是Linux内核中实现CAN协议的一套驱动程序与网络层框架。它将CAN设备虚拟为网络接口（如can0），并提供基于伯克利套接字的API。通过SocketCAN，我们可以使用标准的socket接口进行CAN报文的收发，同时支持CAN2.0和CANFD（CAN with Flexible Data-rate）。

二、环境准备与驱动加载

大多数现代Linux发行版的内核都已包含SocketCAN模块。首先确认内核是否启用了CAN支持：

    grep CAN /boot/config-$(uname -r)  

若需要手动加载模块，可使用以下命令：

    sudo modprobe cansudo modprobe can-rawsudo modprobe can-dev# 根据硬件加载对应驱动，如虚拟CAN（vcan）用于测试sudo modprobe vcan  

此外，can-utils工具集提供了cansend、candump等实用程序，可通过包管理器安装：

    sudo apt install can-utils   # Debian/Ubuntusudo yum install can-utils   # RHEL/CentOS  

三、配置CAN接口

我们可以创建虚拟CAN接口用于测试：

    sudo ip link add dev vcan0 type vcansudo ip link set up vcan0  

对于物理CAN设备，需要设置比特率并启动接口：

    sudo ip link set can0 type can bitrate 500000sudo ip link set up can0  

若需启用CANFD，增加fd on参数：

    sudo ip link set can0 type can bitrate 500000 dbitrate 2000000 fd onsudo ip link set up can0  

四、SocketCAN编程基础

在C语言中，使用SocketCAN进行通信主要包括以下步骤：

1. 创建socket，指定协议族PF_CAN，类型SOCK_RAW，协议CAN_RAW。
2. 获取接口索引（通过if_nametoindex）。
3. 绑定socket到指定CAN接口。
4. 使用read/write或send/recv进行数据收发。

以下是一个简单的发送程序示例：

    #include #include #include #include #include #include #include #include int main() {    int s; struct sockaddr_can addr; struct ifreq ifr;    struct can_frame frame;    s = socket(PF_CAN, SOCK_RAW, CAN_RAW);    strcpy(ifr.ifr_name, "vcan0");    ioctl(s, SIOCGIFINDEX, &ifr);    addr.can_family = AF_CAN;    addr.can_ifindex = ifr.ifr_ifindex;    bind(s, (struct sockaddr *)&addr, sizeof(addr));    frame.can_id = 0x123;    frame.can_dlc = 2;    frame.data[0] = 0x11;    frame.data[1] = 0x22;    write(s, &frame, sizeof(frame));    close(s);    return 0;}  

接收程序类似，使用read函数读取数据。

五、支持CANFD的编程

CANFD帧使用struct canfd_frame结构体，数据长度可达64字节。在创建socket后，需设置CAN_RAW_FD_FRAMES选项以允许收发CANFD帧：

    int fd_frames = 1;setsockopt(s, SOL_CAN_RAW, CAN_RAW_FD_FRAMES, &fd_frames, sizeof(fd_frames));  

之后便可以使用canfd_frame结构体进行通信。

六、总结

本文介绍了SocketCAN的基本概念、环境搭建、接口配置以及编程方法，涵盖了标准CAN和CANFD的使用。通过SocketCAN，Linux开发者可以轻松实现CAN总线通信，无论是用于嵌入式设备还是工控系统。希望本文能帮助你快速上手Linux CAN编程，在实际项目中灵活运用CAN总线技术。