玩转Linux CAN/CAN FD—SocketCAN的使用
导语：
SocketCAN是CAN协议在Linux系统上的一种主流的实现方式，SocketCAN使用套接字API、Linux网络栈技术，将CAN设备驱动程序实现为网络接口，使其有着易用、兼容性好等特点。
更多SocketCAN的详情可以查看以下文档：
https://www.kernel.org/doc/html/v4.17/networking/can.html
本文将从驱动(内核、pcan驱动)到使用（can-utils），带你轻松入门socketcan。
一、配置
本节将从驱动、查找设备、设置波特率、设备状态等几个方面进行介绍。
驱动检查：
检查设备是否已经安装CAN驱动模块
lsmod | grep peak_usb如果有返回结果，说明设备此时有驱动，可以直接使用；
如果没返回结果，就尝试安装驱动。
sudo modprobe peak_usb安装成功后，再次使用第一条命令检查；
若返回如下命令，则表示内核中没有包含驱动。
modprobe: FATAL: Module peak_usb not found in directory /lib/modules/6.8.0-60-generic如果缺少驱动，有两种处理方法：
-
重新配置&编译Linux内核（推荐）
-
手动安装独立设备驱动
推荐使用安装内核的方式，安装后与系统的适配性更好。详细操作方法会在文章最后介绍。
查找设备：
检查完驱动后，确保CAN设备已连接，查找设备接口。
$ ip link show
4: can0: <NOARP,UP,LOWER_UP> mtu 72 qdisc pfifo_fast state UP mode DEFAULT group default qlen 10link/can
5: can1: <NOARP,UP,LOWER_UP> mtu 16 qdisc pfifo_fast state UP mode DEFAULT group default qlen 10link/can另一种方法
$ ifconfig -a
can0: flags=193<UP,RUNNING,NOARP> mtu 72unspec 00-00-00-00-00-00-00-00-00-00-00-00-00-00-00-00 txqueuelen 10 (UNSPEC)RX packets 0 bytes 0 (0.0 B)RX errors 49043711 dropped 10685 overruns 0 frame 0TX packets 6563 bytes 105195 (105.1 KB)TX errors 0 dropped 0 overruns 0 carrier 0 collisions 0
can1: flags=193<UP,RUNNING,NOARP> mtu 16unspec 00-00-00-00-00-00-00-00-00-00-00-00-00-00-00-00 txqueuelen 10 (UNSPEC)RX packets 2839 bytes 46278 (46.2 KB)RX errors 46143779 dropped 1270 overruns 0 frame 0TX packets 1440 bytes 21090 (21.0 KB)TX errors 0 dropped 0 overruns 0 carrier 0 collisions 0波特率设置：
确认设备接口信息后，设置波特率。
配置can0设备的波特率设定为500k bps，命令如下：
sudo ip linkset can0 type can biterate 500000如果是支持CAN FD的设备，则可以使用以下命令，配置can0为CAN FD 格式波特率500k/2M
sudo ip linkset can0 type can bitrate 500000 dbitrate 2000000 fd on指定采样率等高级的参数配置，下面的操作配置总裁段波特率500K采样75%，数据段波特率4M采样点80%。
sudo ip linkset can0 type can bitrate 500000 sample-point 0.75 dbitrate 4000000 dsample-point 0.8 fd on在波特率配置完成后，启动can设备（设备启动后无法修改波特率）
sudo ip linkset can0 up关闭can设备
sudo ip linkset can0 down以下是常用的一些使用配置，还有很多关于can接口的配置命令,使用help指令可轻松查找。
$ sudo ip linkset can0 type can help
Usage: ip linkset DEVICE type can[ bitrate BITRATE [ sample-point SAMPLE-POINT] ] |[ tq TQ prop-seg PROP_SEG phase-seg1 PHASE-SEG1phase-seg2 PHASE-SEG2 [ sjw SJW ]][ dbitrate BITRATE [ dsample-point SAMPLE-POINT] ] |[ dtq TQ dprop-seg PROP_SEG dphase-seg1 PHASE-SEG1dphase-seg2 PHASE-SEG2 [ dsjw SJW ] ][ loopback { on | off } ][ listen-only { on | off } ][ triple-sampling { on | off } ][ one-shot { on | off } ][ berr-reporting { on | off } ][ fd { on | off } ][ fd-non-iso { on | off } ][ presume-ack { on | off } ][ cc-len8-dlc { on | off } ][ restart-ms TIME-MS ][ restart ][ termination { 0..65535 } ]Where: BITRATE := { 1..1000000 }SAMPLE-POINT := { 0.000..0.999 }TQ := { NUMBER }PROP-SEG := { 1..8 }PHASE-SEG1 := { 1..8 }PHASE-SEG2 := { 1..8 }SJW := { 1..4 }RESTART-MS := { 0 | NUMBER }在上方高亮标记的配置中，有两点需要注意的
-
波特率设置：推荐使用直接设置波特率方式进行配置，程序会自动根据波特率提供较优的时间参数；通过配时间参数设备波特率，需要对此有一定的基础，否则容易出错。
-
berr-reporting：有些配置教程里会有开启错误报告的设置，但PCAN驱动不支持此功能，请勿启用。
CAN接口状态：
下面的命令用于查看详细的CAN波特率配置参数、设备状态。
$ ip -d link show
4: can0: <NOARP> mtu 72 qdisc pfifo_fast state DOWN mode DEFAULT group default qlen 10link/can promiscuity 0 minmtu 0 maxmtu 0 can <FD> state STOPPED (berr-counter tx 0 rx 0) restart-ms 0 bitrate 1000000 sample-point 0.750 tq 12 prop-seg 29 phase-seg1 30 phase-seg2 20 sjw 10pcan: tseg1 1..256 tseg2 1..128 sjw 1..128 brp 1..1024 brp-inc 1dbitrate 2000000 dsample-point 0.750 dtq 12 dprop-seg 14 dphase-seg1 15 dphase-seg2 10 dsjw 5pcan: dtseg1 1..32 dtseg2 1..16 dsjw 1..16 dbrp 1..1024 dbrp-inc 1clock 80000000 numtxqueues 1 numrxqueues 1 gso_max_size 65536 gso_max_segs 65535
5: can1: <NOARP,UP,LOWER_UP> mtu 16 qdisc pfifo_fast state UP mode DEFAULT group default qlen 10link/can promiscuity 0 minmtu 0 maxmtu 0 can state ERROR-PASSIVE (berr-counter tx 0 rx 127) restart-ms 0 bitrate 1000000 sample-point 0.750 tq 12 prop-seg 29 phase-seg1 30 phase-seg2 20 sjw 10pcan: tseg1 1..256 tseg2 1..128 sjw 1..128 brp 1..1024 brp-inc 1pcan: dtseg1 1..32 dtseg2 1..16 dsjw 1..16 dbrp 1..1024 dbrp-inc 1clock 80000000 numtxqueues 1 numrxqueues 1 gso_max_size 65536 gso_max_segs 65535通过ip -d link show，我们可以得到CAN设备状态是启动或关闭，运行状态，错误计数器，以及波特率详细参数。
异常恢复：
can <FD> state BUS-OFF (berr-counter tx 248 rx 127) restart-ms 0当设备进入busoff等异常状态时，可以通过以下命令重新启动设备。
sudo ip link set canX down
sudo ip link set canX up
更多有关CAN总线错误状态和错误管理的介绍可参考下文
[技术干货]CAN BUS的错误检测和错误状态管理
二、can-utils使用方法
can-utils是Linux下操作CAN总线的标准工具集，专为SocketCAN设计，包含多种can的实用工具，如candump、cansend等。
首先通过以下命令来安装can-utils：
sudo apt-get install can-utilscandump
candump可以实时显示接收到的can消息。
实时显示设备can0上的所有can消息，命令终端中输入以下命令：
candump can0candump还可以使用掩码和标识符对接收到的can信息进行过滤。有两种过滤器类型：
-
[can_id]:[can_mask] ：当[received_can_id] & [can_mask] == [can_id] & [mask] 被显示
-
[can_id]~[can_mask] ：当[received_can_id] & [can_mask] != [can_id] & [mask] 被显示
例如：
仅显示can0上收到的ID为0x123的消息：
candump vcan0,0x123:0x7FF仅显示can0上收到的ID为0x123或0x456的消息：
candump vcan0,0x123:0x7FF,0x456:0x7FF更多candump功能可以通过candump -h查看（以下工具也相同）
candump -hcansend
cansend可以将单个CAN帧发送到总线上。您将必须指定设备，标识符和要发送的数据字节。
例如：
cansend can0 123#1122334455667788此条指令将在接口can0上发送一条消息，其标识符为0x123，数据字节为[0x11、0x22、0x33、0x44、0x55、0x66、0x77、0x88]。请注意，此工具始终假定值以十六进制给出。
cangen
cangen可以生成随机的CAN数据，这对于测试很有用。
例如，can0间隔100ms发一帧64位的随机CAN FD数据：
cangen can0 -f -g 100 -L 64cansniffer
cansniffer可以显示总线上接收到的CAN消息，而且可以过滤掉数据不变的帧。这对于逆向工程CAN总线系统非常有用。
例如，将can0接收到的变化的消息打印出来，并将变化的字节高亮表示：
cansniffer -c can0canbusload
canbusload可以用于实时显示处于工作状态（link up）的CAN设备的当前负载率。
举例：
user$> canbusload can0@100000 can1@500000,2000000 can2@500000 -r -t -b -ccanbusload 2024-08-08 16:30:05 (worst case bitstuffing)can0@100k 192 21980 9136 0 21% |TTTT................|can1@500k/2M 2651 475500 234448 131825 74% |XXXXXXXXXXXXXX......|can2@500k 855 136777 62968 35219 27% |RRRRR...............|
三、Linux下PCAN驱动安装
配置内核自带驱动
查看设备内核配置：
$ grep PEAK_ /boot/config-`uname -r`CONFIG_CAN_PEAK_PCIEFD=mCONFIG_CAN_PEAK_PCI=mCONFIG_CAN_PEAK_PCIEC=yCONFIG_CAN_PEAK_PCMCIA=mCONFIG_CAN_PEAK_USB=m
只需要注意CAN_PEAK_USB这项是否为m（独立模块），或是y（加载到内核），一般推荐设置为m。
若不是，则将该项修改为m或y，并重新编译内核即可。
pcan独立驱动的编译安装
因为Linux内核环境的多样性，在安装过程中可能会出现意料之外的错误，需要自身有一定处理问题的能力。
下载驱动并解压进入目录：
wget https://www.peak-system.com/fileadmin/media/linux/files/peak-linux-driver-8.20.0.tar.gz
tar –xzf peak-linux-driver-X.Y.Z.tar.gz
cd peak-linux-driver-X.Y.Z编译驱动并启用Netdev支持，否则默认为Chardev：
make cleanmake -C driver NET=NETDEV_SUPPORTsudo make install
加载驱动：
sudo modprobe pcan查看驱动是否存在：
lsmod | grep pcan
查看CAN接口是否存在：
Ifconfig -a四、总结
篇幅有限，本文只是对SocketCAN进行了简单介绍，以及基础使用说明。
下一篇文章中将为大家介绍，专为SocketCAN设计的标准工具集——can-utils，欢迎关注。
支持linuxSocketCAN的设备-SYSMAX 雪球电子PCAN系列
SYSMAX 雪球电子的PCAN-USB, PCAN PRO, PCAN FD都支持Linux SocketCAN，并且linux系统已经包含驱动程序，无需安装驱动，可以做到即插即用。
PCAN系列设备软硬件设计以及linux驱动程序都已经相当成熟，在ROS机器人控制系统，工控机，汽车领域已取得广泛应用。是高可靠行业的不二之选。