使用邊緣計算網關分析CAN報文

硬體介紹

在此應用案例中，使用的傳感器是一個加速度傳感器，可以輸出x、y、z軸三周的加速度， 傳感器的通信協議是CAN Open，
使用的網關是虹科Dynagate 10-12

傳感器資訊收集

首先，使用網關Dynagate 10-12 收集CAN報文，在此之前，需要設定好網關的CAN介面，這里開放我們的can0介面，并且設定好波特率，與我們的傳感器匹配，本次案例的傳感器波特率是 1000Mpbs

ip link set can0 down
ip link set can0 type can bitrate 1000000
ip link set can0 up

設定好之后，使用命令獲取can報文

candump can0

就會得到原始的 raw_data

首先是CAN id， 其次是dlc， 最后是CAN報文內容，

使用python處理CAN 報文

有了 raw data， 還需要有DBC檔案對CAN報文進行決議，我們這里使用python 匯入dbc檔案，并且進行決議

import datetime
#  匯入兩個python處理can總線的包
import can
import cantools

#  dbc檔案路徑
DBC_DIR = "/home/hkaco/demo.dbc"

#  加載dbc檔案 并創建can總線實體
db = cantools.database.load_file(DBC_DIR)
can_bus = can.interface.Bus('can0', bustype = 'socketcan')

def main():
	while (1):
		#  回圈獲取can總線的資料
		msg = can_bus.recv()
		#  獲取訊息并解碼
		recv = db.decode_message(msg.arbitration_id, msg.data)
		timestamp = datetime.utcnow().strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S.%f")[:-3]
		print(timestamp)
		print(recv)
		

if __name__ == "__main__":
	main()

通過我們的決議，得到的結果如下圖所示：

可以看到，我們成功的使用dbc檔案把獲取到的raw data決議成了我們能夠理解的CAN報文，

將獲取到的CAN資料通過UDP協議發送到PC端實作資料可視化

由于邊緣網關通常是不帶顯示設備的，所以我們如果想要直觀的看到這個資料產生的結果，可以通過udp協議將網關決議的結果發送到pc端，然后pc端使用matplotlib等資料處理、資料可視化庫即可完成，

那么首先是在網關中寫好發送的腳本，我們只需要在剛剛的腳本中，添加udp發送的相關代碼即可，

import socket
import json
import time
#  匯入兩個python處理can總線的包
import can
import cantools

#  dbc檔案路徑
DBC_DIR = "/home/hkaco/demo.dbc"

#  目標ip地址和目標埠,ip地址
DEST_IP = "192.168.189.201"  
DEST_PORT = 6789

#  定義一個通過udp協議發送函式
def send_msg(udp_socket, message):
	udp_socket.sendto(message, (DEST_IP, DEST_PORT))

#  加載dbc檔案 并創建can總線實體
db = cantools.database.load_file(DBC_DIR)
can_bus = can.interface.Bus('can0', bustype = 'socketcan')

def main():
	
	udp_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
	while (1):
		#  回圈獲取can總線的資料
		msg = can_bus.recv()
		#  獲取訊息并解碼
		recv = db.decode_message(msg.arbitration_id, msg.data)
		#  專為字典格式
		recv = json.dumps(recv)
		send_msg(udp_socket, bytes(recv, encoding="utf-8"))
		time.sleep(0.5)
		
	udp_socket.close()
		

if __name__ == "__main__":
	main()

發送端寫好了之后，我們在PC端寫好還要寫好接收端代碼，并完善資料可視化代碼

import socket
import matplotlib.pyplot as plt
import time
import datetime
import json
from datetime import datetime

def recv_msg(udp_socket):
    msg = udp_socket.recvfrom(1024)
    # 解碼
    recv_ip = msg[1]
    recv_message = msg[0].decode('utf-8')
    recv_dict = json.loads(recv_message)

    #  recv_dict是字典，可以使用鍵取值

    x = recv_dict['Acc_X']
    y = recv_dict['Acc_Y']
    z = recv_dict['Acc_Z']
    t = recv_dict['T']
    return x, y, z, t

def main():
    udp_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)

    udp_socket.bind(('', 6789))

    
    font1 = {'family' : 'Times New Roman',  
    'weight' : 'normal',  
    'size'   : 9,  
    } 
    plt.rcParams['font.sans-serif']=['SimHei']
    
    plt.rcParams['axes.unicode_minus']=False

    plt.ion()

    timel = []
    xl = []
    yl = []
    zl = []
    tl = []

    while True:
        nowtime = datetime.utcnow().strftime("%H:%M:%S")
        x, y, z, t = recv_msg(udp_socket)
        xl.append(x)
        yl.append(y)
        zl.append(z)
        tl.append(t)
        timel.append(nowtime)

        plt.clf()
        plt.subplots_adjust(hspace=0.5)

        ax1 = plt.subplot(211)
        ax1.plot(timel, xl, c="b", label='x')
        ax1.plot(timel, yl, c="r", label='y')
        ax1.plot(timel, zl, c= "y", label='z')
        plt.legend(loc='upper right', prop=font1, frameon=False)
        plt.xticks(rotation = 270)
        plt.xlabel('時間戳')
        plt.ylabel('加速度值')

        ax2 = plt.subplot(212, sharex = ax1)
        ax2.plot(timel, tl, c="c", label='T')
        plt.xticks(rotation = 270)
        plt.xlabel('時間戳')
        plt.ylabel('T')
        plt.legend(loc='upper right', prop=font1, frameon=False)

        plt.pause(0.001)
        plt.ioff()

    socket.close()

if __name__ == "__main__":
    main()

最終結果

首先運行接收端，然后在我們的邊緣網關Dynagate 10-12中運行發送端，結果如圖所示：