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Qt之CAN设计（十三）

news 来源：原创 2025/5/20 0:34:56

Qt开发系列文章 - CAN（十三）

前言

一、CAN

二、实现方式

1.创建类

2.相关功能函数

3.用户使用

4.效果演示

5.拓展应用-实时刷新

总结

前言

Qt框架中并没有提供关于CAN接口的相关模块，需要用户自己根据CAN接口硬件模块，例如周立功CAN分析仪，编写底层接口功能函数，然后调用它。一般用户买的CAN分析仪工具都自带二次开发功能，即对于can接口的底层函数都已编写好，且封装完成，用户只需要根据头文件调用相关功能即可，完成对他的二次开发。

一、CAN

CAN（Controller Area Network）是一种用于连接微控制器和设备的串行总线标准，主要用于实时数据交换，它支持分布式控制或实时控制的串行通信系统，特别适用于那些对时间延迟敏感的应用。CAN通信基于广播模式，任何节点发送的数据可以被网络上所有其他节点接收，每个节点都可以通过发送具有唯一标识符的消息来与其他节点通信。与传统的点对点通信相比，CAN总线具有更高的可靠性和灵活性，它能够自动检测错误并采取相应措施，如重新发送数据包，确保数据的完整性和准确性。

‌CAN总线标准由ISO/IEC 11898和ISO/IEC 11519定义，广泛应用于汽车工业、工业自动化、楼宇自动化、医疗设备、机器人等领域。在工业自动化中，CAN总线用于连接传感器、执行器和控制单元，实现设备的互联和监控。

二、实现方式

要实现CAN上位机通讯，通过相关工具，一般是CAN分析仪板，市场都有卖的，连接到你的上位机电脑上面。然后根据卖家提供的CAN硬件底层接口源文件或库文件，导入到你的项目中，进行二次开发。

本文使用的是周立功的分析仪工具，首先将厂家提供的底层CAN接口库和头文件添加到项目中，然后使用开发！

1.创建类

在Qt项目上创建一个串口类，属于线程public QThread，具体实现如下。

#include <QThread>
#include "ControlCAN.h"#define CANalyst_II  4  //CAN卡设备类型 USBCAN-2A或USBCAN-2C或CANalyst-II类型均为4
#define CAN_Channel  0  //CAN卡通道 0和1
#define CAN_Reserve  0  //保留参数
#define CAN_MSG_TYPE_FILTER 0x4
#define CAN_MSG_LEN sizeof(CAN_Message)	//13字节
#define ID_IGNORE_CAN_BUS(id) ((id) & 0x1FFFFCFFUL) // 扩展帧有效位29位标识位去掉bus位class CANThread:public QThread
{Q_OBJECT
public:CANThread();~CANThread();bool openCAN();void closeCAN();bool creatdbtable();void closedbtable(void);void ClearCANmsgsData();void PushSendData(CAN_Message);quint32 deviceType;  //设备类型quint32 deviceIndex; //设备索引quint32 baundRate;   //波特率quint32 devicCom;    //CAN通道QString isonline;bool stopped;bool savefile;QList<CAN_Message> CANmsgs;
signals:void getProtocolData(QString);
protected:void run();void SendCANMsgs(void);void RecvCANMsgs(void);//void sleep(unsigned int msec);void ProcessCANMsg(CAN_Message);QDateTime m_zerot;qint64 getSystemTimeGap(){QDateTime nowTime = QDateTime::currentDateTime();return m_zerot.msecsTo(nowTime);}
private:QSqlDatabase db;  //数据库对象QSqlQuery sql;mutable QMutex DataLock;
};

2.相关功能函数

该线程类的实现：首先在构造函数初始化相关变量；然后通过openCAN函数完成对CAN口的一系列设置；最后启动线程run后，在while循环中实现对CAN口的收（SendCANMsgs函数）、发（RecvCANMsgs函数）。代码如下（示例）：

CANThread::CANThread()
{stopped = true;savefile = false;isonline = "";//sql = new QSqlQuery();qRegisterMetaType<VCI_CAN_OBJ>("VCI_CAN_OBJ");qRegisterMetaType<DWORD>("DWORD");
}
CANThread::~CANThread()
{if(isRunning()){exit();wait(100);}db.close();
}
void CANThread::closedbtable(void)
{// 提交事务并保存更改if (!db.commit())qDebug() << "Failed to commit transaction";db.close();
}
bool CANThread::openCAN()
{//**1**打开设备 注意一个设备只能打开一次if(1 != VCI_OpenDevice(deviceType, deviceIndex, CAN_Reserve)){emit getProtocolData("CAN device open fail.");return false;}//**2**清空指定CAN通道接收和发送缓冲区if(1 != VCI_ClearBuffer(deviceType, deviceIndex, devicCom)){emit getProtocolData("Clear the buffer of 1#CAN channel fail.");}if(1 != VCI_ClearBuffer(deviceType, deviceIndex, devicCom+1)){emit getProtocolData("Clear the buffer of 2#CAN channel fail.");}//**3**配置CAN数据类型VCI_INIT_CONFIG vic;vic.AccCode=0x80000000;vic.AccMask=0xFFFFFFFF;vic.Filter=1;vic.Mode=0;//**4**确定CAN波特率switch (baundRate) {case 10:vic.Timing0=0x31;vic.Timing1=0x1c;break;case 20:vic.Timing0=0x18;vic.Timing1=0x1c;break;case 40:vic.Timing0=0x87;vic.Timing1=0xff;break;case 50:vic.Timing0=0x09;vic.Timing1=0x1c;break;case 80:vic.Timing0=0x83;vic.Timing1=0xff;break;case 100:vic.Timing0=0x04;vic.Timing1=0x1c;break;case 125:vic.Timing0=0x03;vic.Timing1=0x1c;break;case 200:vic.Timing0=0x81;vic.Timing1=0xfa;break;case 250:vic.Timing0=0x01;vic.Timing1=0x1c;break;case 400:vic.Timing0=0x80;vic.Timing1=0xfa;break;case 500:vic.Timing0=0x00;vic.Timing1=0x1c;break;case 666:vic.Timing0=0x80;vic.Timing1=0xb6;break;case 800:vic.Timing0=0x00;vic.Timing1=0x16;break;case 1000:vic.Timing0=0x00;vic.Timing1=0x14;break;case 33:vic.Timing0=0x09;vic.Timing1=0x6f;break;case 66:vic.Timing0=0x04;vic.Timing1=0x6f;break;case 83:vic.Timing0=0x03;vic.Timing1=0x6f;break;default:break;}//**5**初始化指定CAN通道quint8 InitFailCnt = 0;if(1 != VCI_InitCAN(deviceType, deviceIndex, devicCom, &vic)){emit getProtocolData("CAN1 device init fail.");InitFailCnt += 1;}if(1 != VCI_InitCAN(deviceType, deviceIndex, devicCom+1, &vic)){emit getProtocolData("CAN2 device init fail.");InitFailCnt += 1;}if(2 == InitFailCnt)return false;//**6**获取设备信息VCI_BOARD_INFO vbi; //用来存储设备信息的结构指针if(1 != VCI_ReadBoardInfo(deviceType, deviceIndex, &vbi)){emit getProtocolData("Pick up device info fail.");return false;}elseemit getProtocolData(QString("CAN通道数: %1\n硬件版本号: %2\n接口库版本号: %3").arg(vbi.can_Num).arg(vbi.hw_Version).arg(vbi.in_Version));//**7**启动CAN卡某个通道InitFailCnt = 0;if(1 != VCI_StartCAN(deviceType, deviceIndex, devicCom)){emit getProtocolData("Start CAN1 device fail.");InitFailCnt += 1;}if(VCI_StartCAN(deviceType, deviceIndex, devicCom+1) !=1){emit getProtocolData("Start CAN2 device fail.");InitFailCnt += 1;}if(2 == InitFailCnt)return false;return true;
}
void CANThread::closeCAN()
{VCI_CloseDevice(deviceType, deviceIndex);
}
void CANThread::ClearCANmsgsData()
{QMutexLocker locker(&DataLock);CANmsgs.clear();
}
void CANThread::PushSendData(CAN_Message pdata)
{QMutexLocker locker(&DataLock);CANmsgs.push_back(pdata);
}void CANThread::run()
{while(!stopped){// 处理接受数据RecvCANMsgs();// 处理发送数据SendCANMsgs();}
}
void CANThread::SendCANMsgs(void)
{  if(!CANmsgs.isEmpty()){QMutexLocker locker(&DataLock);CAN_Message msg;memcpy(&msg, &CANmsgs.first(), sizeof(msg));DWORD dwRel;VCI_CAN_OBJ vco;vco.ID = msg.ID.id;vco.RemoteFlag = 0;vco.ExternFlag = 1;vco.DataLen = msg.Len;for(uchar j=0;j<msg.Len;j++)vco.Data[j] = msg.Data.b[j];dwRel = VCI_Transmit(deviceType, deviceIndex, devicCom, &vco,1);if(dwRel>0){qDebug()<<"成功发送帧数:" << dwRel;//CAN_Message dealmsg;//dealmsg = CANmsgs.takeFirst(); //移除队头元素并返回该元素,不释放该元素内存CANmsgs.removeFirst(); //删除队头元素不返回，释放该元素内存，更有效率}elseqDebug()<<"发送错误：" << dwRel;}
}
void CANThread::RecvCANMsgs(void)
{static quint8 invalmsg=0,dismsg=0;int cancnt;VCI_CAN_OBJ vco[2500];CAN_Message pData;cancnt = VCI_Receive(deviceType, deviceIndex, devicCom+1, vco,2500,0); //返回CAN2实际读取的帧数if(NULL < cancnt){for(int i=0;i<cancnt;i++){pData.ID.id = vco[i].ID;pData.Len = vco[i].DataLen;for(quint8 j = 0;j<8;j++)pData.Data.b[j] = vco[i].Data[j];ProcessCANMsg(pData);//memset(&pData, 0, CAN_MSG_LEN);}isonline = QString("lightgreen");invalmsg = 0;dismsg = 0;}else if(NULL == cancnt){invalmsg++;if(invalmsg > 70){isonline = QString("lightyellow");invalmsg = 0;}dismsg = 0;}else{//设备不存在或USB掉线 可以调用VCI_CloseDevice并重新VCI_OpenDevice//如此可以达到USB-CAN设备热插拔的效果emit getProtocolData("CAN2 Device not find or USB disconnect.");//VCI_CloseDevice(deviceType, devicIndex);//VCI_OpenDevice(deviceType, devicIndex, CAN_Reserve);dismsg++;if(dismsg > 70){isonline = QString("lightred");dismsg = 0;}}msleep(30);//同时每隔30ms调用一次VCI_Receive为宜.//在满足应用的时效性情况下 尽量降低调用VCI_Receive的频率 只要保证内部缓存不溢出 每次读取并处理更多帧 可以提高运行效率
}

3.用户使用

创建完上面的线程类后，用户需要调用/使用它，首先在构造函数初始化CAN口和CAN的参数设置变量、定时器相关变量，具体含义实现如下。

class MainWindow : public QMainWindow
{Q_OBJECT
public:explicit MainWindow(QWidget *parent = nullptr);~MainWindow();
protected:void timerEvent(QTimerEvent *t);void InitTimerEvent(void);
private slots:private:Ui::MainWindow *ui;CANParamSetting *CANsetting;CANThread *canthread;int m_pluseTimeid;QString StyleSheet;
};MainWindow::MainWindow(QWidget *parent) :QMainWindow(parent),ui(new Ui::MainWindow)
{ui->setupUi(this);/****定时器初始化******/InitTimerEvent();CANsetting = new CANParamSetting();/****CAN线程初始化****/canthread = new CANThread();/****建立信号槽联系****/connect(canthread,&CANThread::getProtocolData,this,&MainWindow::displayText);/****隐藏测试项窗口****/ui->tabWidget->hide();StyleSheet = ui->pushButton_2->styleSheet();//背景测试
//    QString ImagePath = qApp->applicationDirPath()+"/images/sss.gif";
//    QString ImageSheet = QString("QWidget#widget {border-image: url(%1);}").arg(ImagePath);
//    ui->widget->setStyleSheet(ImageSheet);/*首先说明一下background-image、border-image、image三种区别background-image：简单理解就是将图片从部件的左上角开始贴图，部件的大小限制了显示图片范围；好比是我们按照部件的大小来裁剪图片border-image：就是将贴图缩放进到部件里，部件能看到完整图片，但是此时图片会被压缩的变形iamge:部件会按照图片的原始大小进行填充*/
}
MainWindow::~MainWindow()
{delete ui;
}
void MainWindow::on_pushButton_clicked()//参数设置
{CANsetting->show();
}
void MainWindow::on_pushButton_2_clicked()//启动CAN
{if(ui->pushButton_2->text() == tr("CAN设备启动")){ui->pushButton->setEnabled(false);ui->pushButton_2->setText(tr("CAN设备关闭"));canthread->deviceType = CANalyst_II;canthread->deviceIndex = CANsetting->index;canthread->baundRate = CANsetting->baundRate;canthread->devicCom = CAN_Channel;if(canthread->openCAN()){displayText("Open CAN success.");canthread->ClearCANmsgsData();canthread->stopped = false;canthread->start();}}else if(ui->pushButton_2->text() == tr("CAN设备关闭")){ui->pushButton->setEnabled(true);ui->pushButton_2->setText(tr("CAN设备启动"));canthread->stopped = true;canthread->closeCAN();canthread->isonline = StyleSheet;}
}
void MainWindow::on_pushButton_15_clicked()
{if(ui->pushButton_15->text() == tr("开始数据保存")){if(ui->pushButton_2->text() == tr("CAN关闭"))ui->pushButton_2->setEnabled(false);ui->pushButton_15->setText(tr("停止数据保存"));if(canthread->creatdbtable()){qInfo() << "Successfully create database! SQLite Type.";canthread->savefile = true;ui->pushButton_15->setStyleSheet("QPushButton { background-color: lightgreen; }");}}else if(ui->pushButton_15->text() == tr("停止数据保存")){ui->pushButton_2->setEnabled(true);ui->pushButton_15->setText(tr("开始数据保存"));canthread->savefile = false;canthread->closedbtable();ui->pushButton_15->setStyleSheet(StyleSheet);}
}