CANToolApp需求总结
在现代汽车控制技术中，一般会采用CAN总线对车内的多个电子控制元件（ECU）进行控制，调节汽车行驶中各种参数（温度、速度等），一般通过CANTool装置实现CAN数据的显示及控制。为了方便用户使用，现在要针对CANTool开发对应的CANToolApp（Windows版，移动平台版），使用户能够更加直观了解CAN总线传递到CANTool上的各种实时数据及其实际物理含义，并且方便用户对各种实际物理值进行实时的更改。
上图为整个系统中的数据传输实例，can总线收集、汇总各个ECU的实时数据，通过CANTool传递到以UART或蓝牙串口连接的上位机中的CANToolApp中，并在CANToolApp以可视化手段实时的显示这些数据，用户同样可以通过上位机中的CANToolApp设定各种物理量的实际数值，传递到CANTool，发送到CAN总线上，最终将信息传达到对应物理量的电子控制元件（ECU），更改该项物理值。
上位机与CANTool装置之间的信息传送方式使用ASCII码（字符串）格式+ \r（即0x0d）方式进行信息交换。
即，每一个\r，代表了上位机的一条命令的结束，可以接收到的命令进行解析
现在对各个装置间的数据传输内容、传输格式、传输方向以及对应功能做简要说明
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CAN总线数据 |
dir |
CANTool装置 |
dir |
CANToollApp |
功能说明 |
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无 |
- |
接收到“V\r”
返回CANTool装置的版本信息“SV2.5-HV2.0\r” |
←
→ |
发送“V\r”
接收“SV2.5-HV2.0\r” |
查询CANTooll版本信息 |
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无 |
- |
接收到“O1\r” 返回成功或失败信息。 |
← → |
发送“O1\r” \r或\BEL |
CANTool装置置位（open），该功能仅可以在CANTool开启电源后（未开机）或处于复位状态（close）后（对CANTool发送"C\r"）使用 如果成功，CANTool返回“\r”，否则返回\BEL（0x07） |
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无 |
- |
接收到“Sn\r” 返回成功或失败信息。 |
← → |
发送“Sn\r” \r或\BEL |
将CAN总线的通信速率调至Sn档 Sn对应的速率为： S0 ：10Kbit S1 ： 20Kbit S2 ： 50Kbit S3 ： 100Kbit S4 ： 125Kbit S5 ： 250Kbit S6 ： 500Kbit S7 ： 800Kbit S8 ： 1Mbit 该功能仅可以在CANTool开启电源后（未开机）或处于复位状态（close）后（对CANTool发送"C\r"）使用 如果成功，CANTool返回“\r”，否则返回\BEL（0x07）
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无 |
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接收到“C\r” 返回成功或失败信息。 |
← → |
发送“C\r” \r或\BEL |
对CANTool进行复位（close）操作，该功能仅可以在CANTool处于置位状态（open)后使用。 如果成功，CANTool返回“\r”，否则返回\BEL（0x07） |
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ID（3位16进制数,范围0-2047）+DLC(1位，范围0-8，代表数据长度)+DATA（数据部分，长度0-8字节，由DLC的值决定） 在以下实例中0x代表16进制数据，为了方便阅读，data部分按照字节进行了拆分 实例1： id:0x123 DLC;0x08, Data:0x00,0x11,0x12, 0x13,0x14,0x15, 0x16,0x17 实例2： id:0x3FF DLC;0x04, Data:0x00,0x11,0x12, 0x13 |
→ |
tiiiLDDDDDDDDDDODDDDD\r CANTool对CAN总线标准帧进行预处理，在数据前加t，在数据末尾加‘\r’
实例1：组成字符串如下 “t12380011121314151617\r”
实例2：组成字符串如下 “t3FF400111213\r”
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→ |
接收到CANTools装置的信息，将其解析为实际的CAN信号。解析过程中需要使用CAN信息及信号描述数据库 |
CAN总线发送CAN信号（标准帧），CANTool装置接收到CAN总线信息后会自动将信息发送给上位机。
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ID（8位,范围0-536870911） +DLC(1位，范围0-8，代表数据长度)+DATA（数据部分，长度0-8字节，由DLC的值决定） 在以下实例中0x代表16进制数据，为了方便阅读，data部分按照字节进行了拆分 实例： id:0x123FABCD DLC;0x08, Data:0x00,0x11,0x12, 0x13,0x14,0x15, 0x16,0x17 |
→ |
TiiiiiiiiLDDDDDDDDDDODDDDD\r CANTool对CAN总线扩展帧进行预处理，在数据前加T，在数据末尾加‘\r’
实例：组成字符串如下 “T123FABCD80011121314151617\r” 注：\r=0x0d |
→ |
接收到CANTools装置的信息，将其解析为实际的CAN信号。解析过程中需要使用CAN信息及信号描述数据库 |
CAN总线发送CAN信号（扩展帧），CANTool装置接收到CAN总线信息后会自动将信息发送给上位机。 CANTool区分标准帧和扩展帧可以根据ID部分的最高位，如果为0，则为标准帧，为1为扩展帧。 |
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ID: iiiiiiii DLC:L Data:DD DD … DD
实例： ID：1234567F DLC:8 DATA: 11 22 33 44 55 66 77 88 |
←
←
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CANTool装置将接收到的发送CAN扩展帧以一定频率发送到CAN总线。
实例：接收到 “T1234567F81122334455667788\r”
返回”\r” 或”\BEL” |
←
←
→ |
TiiiiiiiiLDD…DDmmmm\r”。此字串是由用户在GUI界面上输入的CAN信号的内容合成而来，需要参照CAN信息及信号描述数据库。 ID（8位,范围0-536870911）+DLC(1位，范围0-8，代表数据长度)+DATA（数据部分，长度0-8字节，由DLC的值决定）+CYCLE（发送的频率，范围0-65535，代表周期发送的毫秒数，为0时代表只发送一次）
实例：单次发送 “T1234567F811223344556677880000\r”
“\r”或”\BEL”
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CANToolAPP向CANTool装置向CAN总线单次/周期性发送CAN扩展帧 该功能需要在置位状态（open）下完成 如果成功，CANTool返回“\r”，否则返回\BEL（0x07） |
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ID: iii DLC:L Data:DD DD … DD
实例： ID：12F DLC:4 DATA:11 22 33 F4
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← |
CANTool装置将接收到的发送CAN标准帧以一定频率发送到CAN总线。
实例： 接收到需要发送的CAN数据
返回”\r” 或”\BEL”
然后，CANTool将以 周期mmmm= 0x0110= 272ms.发送此CAN数据 |
←
→
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“tiiiLDD…DDmmmm\r”。此字串是由用户在GUI界面上输入的CAN信号的内容合成而来，需要参照CAN信息及信号描述数据库。 ID（3位16进制数,范围0-2047）+DLC(1位，范围0-8，代表数据长度)+DATA（数据部分，长度0-8字节，由DLC的值决定）
实例：以定周期发送 “t12F4112233F40110\r”
“\r”或”\BEL”
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CANToolAPP向CANTool装置向CAN总线单次/周期性发送CAN标准帧 该功能需要在置位状态（open）下完成 如果成功，CANTool返回“\r”，否则返回\BEL（0x07） |
关于CAN信息，CAN信息有标准帧和扩展帧两种，格式为ID+长度+数据，一个CAN信息来自一个ECU，但是可能包含多个CAN信号。
CAN信息数据库内容如下
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字段名 |
类型 |
样例 |
说明 |
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BO_
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char[32] |
BO_ |
BO_，在实体数据库中CAN信息描述与CAN信号描述混合储存，BO_代表CAN信息，SG_代表CAN信号 |
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id |
uint32 |
2148606241 |
根据id最高位（第31位）区分该信息为CAN标准帧或CAN扩展帧，最高位位0，代表标准帧，最高位为1，代表扩展帧 |
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100 |
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Message Name |
char[32] |
EngMsg1 |
字符串，最长32字节，CAN信息名称 |
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分隔符 |
char[1] |
: |
固定为 “：” |
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DLC |
unsigned char |
8 |
范围:0—8, 表示此CAN信息的DATA的长度 |
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Node Name |
char[32] |
BODY_ECU |
字符串，最长32字节,代表发送此信息的Node名。也是ECU名 |
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CAN信息样式：BO_ id Message_Name : DLC Node_Name\n 注：每个字段间间隔符除注明外，均使用空格作为分隔符，上述样例在数据库中保存的格式为。BO_开始于新的一行第0列，信息的末尾为”\n”即DOS换行符”0x0d 0x0a”。 实例：BO_ 2148606241 Ext1: 8 Node_Body |
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CAN信号数据库内容如下
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字段名 |
类型 |
样例 |
说明 |
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SG_
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char[32] |
SG_ |
SG_，在实体数据库中CAN信息描述与CAN信号描述混合储存，BO_代表CAN信息，SG_代表CAN信号 |
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Signal Name |
char[32] |
EngMsg1 |
字符串，最长32字节，代表该信号的名称 |
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分隔符 |
char[1] |
: |
固定为 “：” |
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起始位| bit长度@bit格式 |
unsigned char[10] |
16|12@0+ |
16表示起始位编号 12 表示此CAN信息的DATA的长度为12bit 0+表示数据按Motorola的bit顺序排列，即大端序
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16|12@1+ |
16表示起始位编号 12 表示此CAN信息的DATA的长度为12bit 0+表示数据按Intel的bit顺序排列，即小端序
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(A,B) |
Double |
(0.1, -10) |
A:分辨率，物理值最小单位精度，B：物理值的偏移量offset。 Phy=A*x+B, x为CAN信号的数值，phy为CAN信号对应的物理值 |
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[C|D] |
double |
[-41|368.5] |
物理值的范围：Min=C到MAX=D |
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物理单位 |
Char[32] |
“℃” |
带有双引号的字符串，可以为空:””, |
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Node Name |
char[255] |
BODY_ECU |
接收该信号的节点Node名列表（也是ECU名）字符串，最长32字节。如果多个ECU接收此信号，则用逗号将多了节点名隔开，例如：BCM,PEPS,ICM,CDU |
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CAN信号样式：SG_ Signal_Name : 起始位| bit长度@bit格式（1+\0+）(A,B) [C|D] 物理单位 Node_Name\n 注：每个字段间间隔符除注明外，均使用空格作为分隔符，上述样例在数据库中保存的格式为。SG_开始于新的一行第1列，信息的末尾为”\n”即DOS换行符”0x0d 0x0a”。 实例：SG_ sig1bittable : 8|1@1+ (1,0) [0|1] "" AC_ECU SG_ Sig_moto1 : 7|12@0+ (0.1,-41) [-41|368.5] "DegC" Node_Body SG_ CDU_NMWakeupOrignin : 23|8@0+ (1,0) [0|255] "ms" BCM,PEPS,ICM,CDU
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在实际开发中，分别有小组模拟实现CANTool和实现CANToolApp的Windows和Android版本
根据问题描述文档，我们可以大致确定这两个软件分别的功能需求
CANToolApp
1、获取CANToolApp中所有可用的COM口列表，让用户选择映射有CANTool的COM，与CANTool连接，并进行初始设置，通过CANToolApp可以改变CANTool的运行状态（open，close）,CAN传输速率，并将这些配置信息保存
2、能够以数值方式、仪表盘、实时曲线图等多种不同的方式显示CAN信号中的物理值及其实时变化
3、可以保存接收到的所有CAN信息，可以加载本地的CAN信息和CAN信号数据库，并以树状结构显示在GUI界面中，可以显示一条CAN信息的物理结构及信号分布情况
4、可以实现本地的CAN信息和CAN信号数据库/JSON或XML的相互转化
5、可以根据用户输入的物理量数值组装CAN信息，可以发送CAN信息，可以设置CAN信息的发送频率
6、可以将将所有CAN信息实时数据、CAN设定信息等 通过WEB API方式更新到远程数据库
7、......
CANTool
1、实时监听CAN总线和CANToolApp
2、根据CANToolApp的命令，做出对应的回应，如返回版本信息，置位（open）、复位（close）、设置传输速率
3、接收CAN总线的CAN信息，识别其为标准帧或扩展帧，做出对应的处理后发送给CANToolApp
4、接收CANToolApp的CAN信号和频率信息，能够按照指定的频率发送CAN信号到CAN总线
目前对需求中存在疑问的地方：
1、CANTool如何区分CAN标准帧和扩展帧？
CANTool装置不需要单独的识别CAN标准帧和扩展帧，CANToolApp接收和发送给CANTool装置的CAN信息中，以大写T开始的CAN信息是CAN扩展帧信息，以小写t开始的CAN信息是CAN标准帧信息。
2、小端序、大端序的详细样例？文档中给的样例比较难以理解
我们以Intel的字节、位的排列表为例
Intel的排序方式小端序，即起始位置存放数据最低位(LSB），即顺序读入的最右一位数据，数据位的排列顺序为：从起始位置开始，以低编号到高编号的顺序访问字节，同一个字节中从低位到高位存放数据，以16|12为例，12位数据的存放位置依次为16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27,16为LSB，27为MSB
Motorola的排序方式为大端序，即起始位置存放数据最高位(MSB），即顺序读入的最左一位数据，数据位的排列顺序为：从起始位置开始，以低编号到高编号的顺序访问字节，同一个字节中从高位到低位存放数据，以23|12为例，12位数据的存放位置依次为23、22、21、20、19、18、17、16、31、30、29、28，23为MSB，28为LSB
3、如何实现CANTool装置与CANToolApp的实时交互（输入输出重定向、进程间通信）？
需要实现实时通信，可是使用Arduino的硬件配合串口/蓝牙来实现虚拟的CANTool装置，需要编写Arduino的C/C++语言程序，此方式可以适用于Android/Windows开发。或使用纯软件的com0com0虚拟串口方式来模拟，此方法只适用于Windows APP开发。
有关com0com0虚拟串口的方式将在下一篇博客里面做一个详细的介绍。
4、CANTool模拟装置如何模拟监听的CAN总线发送CAN信息（预定义文档、随机函数）？
可以通过自己定义的数据模拟CAN总线的信息。但需要能够满足测试CAN信号的不同类型、排列方式及bit信息长度的Little Endian/Big Endian的需要
5、CANToolApp是否需要实现Web API？
不需要实现
