CAN分析仪CANslinkal简介

西谌CAN分析仿真系统CANslinkal简介

V1.81 1.系统特点

CANslinkal（读音：看斯林卡，“看”重音，“林”重音加长音）是一款高性能多功能的CAN分析仿真工具，由软件与配套硬件两部分组成。具有以下特点：

1)使用USB与电脑通信和供电，无须额外电源。

2)★DC2500V电气隔离，采用脉冲变压器和高速光耦实现电源和信号的隔离耦合，保

护设备免于电气浪涌的损坏。

3)★增强的EMC设计加强了设备对电源传导干扰和空间辐射干扰的抵抗能力。

4)完全支持CAN2.0A和B两种格式。

5)4K~1000Kbps波特率自由设置。总线波特率自动探测，特定波特率下参数自动计算。

6)通道单独工作每秒7200帧扩展ID的接收与发送能力（1000Kbps波特率下总线100%

极限负荷）。主机传输模式下，双通道同时工作各通道每秒4500帧扩展ID的接收与发送能力（1000Kbps波特率下总线60%以上负荷(※注1），500Kbps或以下波特率下总线100%极限负荷）。纯模块程序处理模式下，双通道同时工作各通道每秒

7200帧扩展ID的接收与发送能力（1000Kbps波特率下总线100%极限负荷）。

7)★实现了ID信息全览查看方式。在该功能页面中，可以根据数据库自动解析原始

数据，转换成实际的物理数值。并能够自由分组、排序与过滤，方便用户观察。

8)★实现了CAN数据变化追踪功能。可以实时突出显示变化与不变的数据，为CAN

数据破解提供了强力的辅助。

9)★实现了图形控件显示功能。用图形（如里程表，指示灯等）以更形象的方式显示

CAN数据物理数值。

10)★实现了序列数据流显示功能。能够将数据按接收顺序依次显示，并用不同颜色区

分不同的ID。

11)★实现了示波监测功能。能够以波形方式实时显示CAN数据物理数值，便于查看

数据变化轨迹。

12)同步在线显示丰富的CAN总线状态与统计信息。

13)★完善的CAN数据记录功能。能够自动保存全部数据，也能够手动保存最近的数

据。并可以自定义任意过滤ID（滤通或滤阻）。

14)完善的离线数据分析功能，可将在线保存的数据按条件提取、重放，做更详细充分

的分析。

15)★类C语言的脚本支持(西谌YiCscript)，提供方便的数据收发交互功能。并提供代

码自动生成向导，不用写代码，就能完成条件发送CAN数据的功能（如定时触发、按键触发、收到或发送完特定的CAN数据后触发），CAN数据可以一个或多个连续发送或者多个数据分次发送等。

16)★提供类似Matlab/simulink与LabView的可视化模块建模工具，只须拖放模块，

无须代码编程就可以自由控制CAN数据收发和复杂的逻辑测试。这种方式入门简单，开发速度极快，非常适合现场开发。而传统的CAN分析软件不过是提供给用户动态链接库，须用户自己编写程序，这种方式用户界面非常不友好。它难度大，控制难，开发周期长，不能随心所欲作快速开发。

17)★模块程序可以内嵌C语言(西谌YiCscript)，可在必要的地方提供代码级的控制能

力。

18)★强大的实时性能。可视化模块程序完全在CANslinkal专用硬件上执行，满足苛刻

的实时控制要求。用户可以真正的建立一个与实际别无二致的仿真环境。而使用其它的CAN分析仪开发的程序，都是运行在电脑上，根本无法保证运行时间的精确性。只能让用户退而求其次，得出的结果可能会与实际大相径庭。

19)★模块生成的程序，既可以在CANslinkal硬件上实时执行，也可以写入到

CANdirect硬件（需另外购置）中，不用电脑，直接连接外部电源即可实时执行。

用此功能，用户可以非常容易的构建各种功能的CAN传输、转换或者网关工具。

20)★高层应用协议。系统提供高层应用协议(j1939、OBD-CAN、ISO15765)的直接支

持，不需要用户编程来实现。但也同时提供用户脚本(YiCscript)编程功能，以满足用户自定义功能的需求。

21)提供动态连接库，它能通过USB接口调用硬件功能。用户可以此制作自己的上位机

程序。

22)除了实际硬件，用户也可以使用虚拟硬件来执行用户控制逻辑。这样可以在没有实

际硬件的情况完成开发测试。使用这种方式，可以避免插接实际硬件，用户可以随时随地轻松开发。

※注1：根据工业要求，任何正常合理的设计，在实性能要求比较高的情况下，CAN 总线负荷不应该超过30%；实时性能要求比较低的情况下，CAN总线负荷不应该超过50%。CANslinkal在常用波特率，如500Kbps或者250Kbps下单双通道都能达到100%极限负荷。在最高波特率1000Kbps、且双通道同时工作模式下，提供的最大负荷虽然达不到100%（单通道工作可以达到100%），但60%的负荷已经能满足实际需要。从系统实现上来说，在1000Kbps做到100%负荷是没有任何问题的（无外

乎多开几个USB通道）。但这几乎没有任何意义，因为用户根本用不着，多余的性能只能增加系统运行的负担。这也与我们系统高效简洁的开发宗旨相违背。

2 功能简述

CAN数据接收功能主要用于CAN的在线或离线查看与分析。它有ID信息全览、图形控件显示、序列数据流与示波监测等四种在线观测方式。使用这四种功能，可以满足任何数据在线查看的要求。而且除了数据之外，也可以查看CAN总线统计信息与状态。这对于分析总线状态很有用处。各功能分别介绍如下。

2.1 ID信息全览

2.1.1 数据自动解析

该页面会显示所有接收或发送的CAN ID。上图所示蓝色文字就是CAN原始的全部信息，包括ID值、ID类型、名称（需要在下述的数据库中登录）、数据长度、所在通道（CANslinkal 支持两个通道同时运行）、数据方向（接收或是发送）、数据内容（十六进制显示），各ID 的总的实时数量与前后两帧的间隔。

如果CAN ID和其携带的数据的解析方式被登录到数据库（相当于DBC文件，但更直观易懂，有专门的编辑页面），接收到的物理数据就会被直接解析并显示。比如上图所示的ID 0x18F1330A所传输的数据―――速度、重量与坡度等，解析后，显示实际数值与描述，这就免去了手工计算的麻烦。

★如果使用了j1939协议插件，此处不仅能自动解析上述全部信息，还能够显示PDU 等各种j1939 CAN ID的组成元素。j1939的复帧（多帧）也能够在此自动解析出来。如下图：

2.1.2 数据变化追踪

该页面还提供了原始数据变化追踪功能。该功能的一大应用就是CAN数据的破解。比如从汽车OBD接口接入CAN数据，如果松踏刹车而导致某个数据发生变化，那么该数据很可能就包含有刹车板的信息，诸如此类。下图是使用该功能后，检测出的数据变化，其中蓝色表示该字节从未发生变化，红色表示该字节正在变化，紫色表示该字节曾经发生了变化，但现在没有发生变化：

点击某个ID，还可以直接查看到字节的具体变化过程，如下图，按接收顺序显示了某个ID数据。“--”表示该字节没有发生变化，如果显示了具体的数值，则表示对应字节发生了变化：

上述功能的组合，可以说是CAN数据破解的利器。

2.1.3 ID排序、分组以及过滤

其它诸如ID排序、分组以及过滤等功能，都为用户观察数据提供了及其便利的辅助，自定义功能极其强大：

2.2 数据流

并不是所有时候都需要解析物理数据的。比如ISO15765的对话式通信，对话数据的因果关系、时间先后才是分析的重点。那么，使用数据流的查看方式是再好不过了。

用户可以自由选择要查看的ID，不让无用的ID干扰视线。还可以自定义ID和数据的颜色，区分对话的双方等等。页面除了显示ID和数据内容，还会显示前后两个数据的接收时间差。这些功能，几乎可以说是为对话式通信贴身定做的。

同时因为这里可以显示前后两帧之间的接收或发送间隔。所以它额外提供了一个便利的功能：可以确认一个ID的发送周期。特别当用户在做控制器开发时，需要按固定周期发送一个ID，这里就可以确认其周期是否正确，其精度可以达到0.001毫秒。

2.3 波形监测

使用波形监测功能，可以将CAN物理数据象示波器一样显示出来，与"ID观测"功能一样，把CAN的ID以及解析方式事先登录到数据库中，然后数据解析就全部由程序自动完成。与"ID观测"不同的地方在于，这里可以看到数据变化的全部轨迹。

此处波形绘制刷新可以使用两种方式，一种是按固定周期采样绘制，比较适合大量数据的长期监测。一种是在CAN数据收到的时间点绘制，其优点就是不会漏画任何数据点，这对精确观测数据变化很有帮助。

监测的图形数据可以保存为文件，方便后续分析。也可以保存为文本格式，使用Excel 可以直接打开和绘制图表。非常容易使用。

★该页面使用了西谌科技通用的波形观察控件，提供了很多便利的功能以方便用户观察数据。同时用户可以将别的地方取得的数据，用csv格式保存起来，在该控件中打开，以查看分析，它比excel所提供的功能便利得多。

★如果使用了j1939协议插件，这里还可以接收解析j1939的单帧与复帧（多帧）数据。

2.4 图形控件显示

CAN图形控件显示为用户提供了更形象的CAN数据观察方式，它同样基于CAN数据库（或者j1939数据库）执行数据的自动转换，然后将转换结果以图形方式显示出来。系统提供了多种显示控件，并且在一直增加新的类型。

其操作也是非常容易，通过ID观测页面或者数据库，简单使用右键快捷菜单就可以把监测项目添加到该页面，然后从图形控件库拖放任意控件到面板中，建立一个新的显示控件，最后拖放界面下部添加到页面的数据项到显示控件中，即可以将数据与控件关联，让控件以不同的形式显示数据。

这里波形监测页面类似，可以有两种显示刷新方式。一种是按一定周期统一刷新，一种是对某些需要特定观察的项目作实时更新，每次数据更新时，显示也就更新，不遗漏任何过程中的数据。这都是可由用户自己选择设置的。

2.5 数据保存

程序提供了数据保存功能，可以将任何接收到的CAN数据保存在电脑硬盘上，然后使用离线工具，可以对数据进行分析。比如，通过数据文件计算CAN总线统计信息，或者将数据转化成物理波形数据，便于分析，等等。记录文件是用csv格式保存的，所以用户可以用任何文本编辑器或excel查看这些数据，做任何分析。

使用上述对话框，可以对保存的数据作更详细设定，它包括：保存文件类型、自定义文件名称、滤通与滤阻设置等等，基本能满足各类需要。

只要开启了数据记录，所有总线上收到的数据通过过滤后，都会自动保存在电脑中，不需要用户中间干预，这就避免了数据遗漏。同时系统也提供了手动保存功能，可以将最近的数据（可以自定义缓冲大小）保存为单个文件，这就增加了数据保存的灵活性。

2.6 离线分析

上面保存的数据，可以通过离线分析工具重现通信过程。比如可以重放数据，像在线查看一样。也可以通过操作画面，选择感兴趣的某段数据分离保存。如下图：

也还可以通过设置条件，让系统自动提取数据，分离保存等。如下图，就是一个自动提取数据的实例页面：

2.7 数据发送

使用数据发送功能，用户只需要设置好要发送的数据信息，双击上图中的红色区域就可以将数据发送出去。

★该功能相对比较简单也缺乏一些灵活性，只适用于最简单的应用。如果需要复杂的交互性，可以使用下述交互脚本功能。

2.8 交互脚本YiCscript

交互脚本YiCscript是为了解决CAN数据不能灵活收发、交换信息的问题。它采用的是C语言语法，采用解释方法执行。该语言解释器完全由西谌科技自主开发，同时对C语言功能作了部分扩充，方便用户使用。如上图中的OnKeyA函数，使用了属性功能，用户在按下A键时，即可触发该函数执行，这个函数里，调用了系统函数can_send_data发送了一个CAN数据。

系统还提供了自动代码生成功能。对不大精通C语言的用户，只需要使用该向导，就可以完成就能完成条件发送CAN数据的功能，如定时触发、按键触发、收到特定CAN数据或发送完特定CAN数据后触发等。向导界面如下：

如果使用上述向导中设置，生成的代码如下：

使用自动代码生成向导，可以轻易完成市面上其它一些CAN分析仪所完成的CAN数据发送功能。

同样的功能，为什么不增加到前面“2.7数据传输”所述发送功能，而在这里自动生成

代码来完成呢？因为在“数据传输”页面来完成的话，确少脚本的支持，能发送的都不过是一些简单固定的数据。与市面上的一CAN分析仪一样，会受制于向导本身提供的功能。而向导本身所能提供的功能是有限的，不可能无限包含用户所有的需求。

而在这里来实现的话，有脚本的强力支持，除了能完成固定数据的发送外，用户还可以简单地修改生成的代码实现更多更灵活的功能。远远超过了向导所能覆盖的功能范围。

★除交互脚本可以做动态数据收发处理外，对于不熟悉或者不喜欢写代码用户，系统还提供了更智能的更简单的模块化编程方式，该功能在后面详述。

2.9 总线状态

系统提供了完备的总线状态信息监测功能，包括离线错误，被动错误、CRC检验错误，位0错误等总线所有错误，并且使用波形方式显示记录，不会漏掉任何稍纵即逝的错误。

2.10 总线统计信息

系统还提供了总线统计信息，包括总线负荷、每秒帧数等等，以方便用户对总线数据信息有个整体的把握。

2.11 系统数据库

CAN系统数据库，它类似DBC文件，是为了在上述"ID观测"、"数据监测"与“图形控件显示”功能中，提供物理数据的解析依据，用户只需要在这里编辑好数据的相关信息，其它解析工作都由系统自动完成。

其信息同样可为下面所述的模块编程功能所用，对应的CAN相关模块会自动完成数据解析或组装需要。

2.12 模块编程仿真

除去通用的用户函数库调用外，某些”高级”一些的CAN分析仪设计用户程序时一般是使用的是脚本语言的方式（CANslinkal同样也支持）。脚本语言的话，一般来说设计的都比较简单，容易学。但是，再简单它也是一种文本语言，本质上与用户调用函数库写自己的程序并无不同。只是工具一开始就把开发平台准备好了，用户只用关心功能如何实现，而不用在意功能之外---比如选择开发工具、开发语言和搭建开发环境等等方面的事。使用文本语言编程，终归是一个非常细致的工作，需要注意太多的细节，写好不容易，维护修改更不容易。

与其他CAN分析仪不同，CANslinkal提供了一套功能强大的仿真系统，用于动态处理数据，这样，用户就可以不需要书写任何代码，就可以构建任意的逻辑功能（包括CAN数据动态收发处理）。

如果用户使用过Matlab/simulink或者LabView的话，对于这种方式应该不会陌生。程序是用可视化方式进行设计，由基本的功能模块组成。用户使用鼠标通过拖放和连线来完成设计，非常简单容易。比如作一个加法运算100 + 50，并显示结果，设计出的程序将会像下图一样，这不会让用户写一行代码。

无论对于开发人员还是维护人员，这种编程方式都是一种极大的解脱。就算在问题解决的现场，都可以极快的时间设计出测试程序，而不必让客户或上司久等一行一行的文本编码。

2.12.1 一般计算仿真

仿真系统的核心是仿真模块，使用它，我们可以如同搭积木一样，设计任何仿真功能，而不需要用程序语言写代码。从而可以真正模拟现实的系统。比如，发动机通过CAN总线接收外部的转速与油门要求，然后计算出最终喷油量，再交给发动机模拟计算出新的转速与力矩，然后把信息通过CAN数据发送出去等等。仿真模块如下图：

系统提供了大量的功能模块，能够直接完成各种基本的功能，用以组合成强大的模块程序。为了便于操作，系统也提供了内嵌C语言（西谌YiCscript）的功能，这样用户就可以定义自己的功能模块（请不要将该功能与前面的“交互脚本YiCscript”相混淆。它们共同之处在于都是使用YiCscript语法，但“交互脚本YiCscript”处，用的是独立的页面，它的功能与模块编程是同级并行的，本质上与模块编程并无关系。这里的功能是指将脚本嵌入到模块程序中，制作自己的功能模块，在模块程序中使用代码来实现部分功能）。

该功能类似Maltab/slimulink中的S函数，只是CANslinkal提供了更为简易的使用形式。比如，要实现三个变量的加法，仅有如下代码就可以完成：

int sum(int s1,int s2,int s3)

{

return s1 + s2 + s3;

}

生成的模块如下：

其参数与模块的输入端口一一对应，返回值与模块的输出端口对应。用这种方式来构建用户自己的模块，是非常简单的。比Maltab/slimulink中的S函数这种形式方便易行的多。

2.12.2 过程控制

写过代码的用户都知道，实现复杂的流程控制并不是一件简单容易的事。比如看似非常简单的j1939复帧点对点收发，没有一定的框架构建功力，都是很难写好的。

很多可视化模块编程工具对此也没有非常好的解决办法，过多的依赖于内嵌代码的处理。而CANslinkal完美了解决了这一问题。仿真系统除了提供一般的运算逻辑之外，还提供了流程系统。使用它可以非常方便的实现复杂的过程控制，例如在任意执行点暂停，以等待时间或事件的发生，以及条件分支、循环等等。比如收发j1939或ISO15765复祯，使用流程系统，只需要按自然的流程思维来处理，就能完成。下图示是一个发送j1939复帧的实际流程系统的部分截图：

2.12.3 状态控制

对于状态迁移的逻辑，使用状态系统可以轻松的完成。在功能上，状态系统与流程系统有重叠的部分。系统提供了多种选择，用户可以根据实际需要，选择最合适的方式来实现设计。下图是一个状态系统的实际例子：

2.12.4 用户面板

如果说前述的模块编程类似应用程序的内部运行逻辑的话，用户面板就这个应用程序的界面，用户可以在此观测程序的各种变量数据（当然也包括CAN总线上的各种数据），也可以通过控件输入，实时改变内部数据。比如改变CAN发送的发动机控制转速，力矩等等。

用户不要将此处的用户面板与前面2.4所述CAN图形面板相混淆，虽然它们具有一定的相似性，但CAN图形面板着重为CAN数据观察服务，而此处的面板着重为仿真数据控制与观察服务。二者功能虽有交集，但各有重点，使用方式也不尽相同。

面板开发也非常简单直接，拖放CANslinkal内置的控件到面板上，然后拖放模块程序的变量到相应控件即可。下图是一个面板例：

2.12.5 绝对实时性

市面上很多CAN分析仪都没有实时性可言，都源同一个原因：程序都是运行在电脑上的。无论是调用用户函数库，还是用脚本写自己的程序，这些程序的运行宿主是电脑。我们所用电脑的操作系统是一个分时系统，而不是一个实时系统，程序响应是有延迟的。但我们平时一般的操作感觉不到它的延迟，总感觉操作之后马上就有响应，所以会误以为电脑操作系统是一个可以满足实时控制的平台。其实完全不是的。如果我们要求10毫秒响应，而电脑花了100毫秒才响应，比如显示一个打出的字在屏幕上，用户是不会感觉到差异的。而这种延迟对于工业控制，是绝对有问题的，有时甚至是灾难。比如发动机控制器去控制EGR 的开度，或者机械自动变速箱去控制发动机转速，一般都是10毫秒级的周期传送要求，如果10毫秒变成了100毫秒，发动机的性能就值得怀疑。

对于电脑程序，它响应速度完全取决与电脑的配置和当前状态。假如当前还有别的程序在运行，或者操作系统在自己调度，那情况就更糟。要求10毫秒，结果响应为20毫秒以上，甚至几百毫秒都是常有的。CAN控制器系统一般都有CAN通信断绝判定的时间，对于这种情况，只有延长判定时间而别无它法。而这与CAN控制器实际工作环境的差别就拉大了，很难完成真正的测试。

CANslinkal完美的解决了这个问题。我们通过拖放模块设计出的用户程序，完全在专用的硬件平台上执行，而不是在电脑上（用户在操作上也不用付出任何代价。程序设计好后，仅仅按下两次按钮就可以运行程序了。一般都在两三秒内完成，也没有漫长的编译等待）。我们的硬件是集CAN控制器与用户程序运行环境于一体的。他除了执行用户程序和CAN收发之外不做任何事。就是说，用户程序是直接运行在硬件上的，使用的是绝对的硬时钟。这样我们就完全可以保证响应的实时性。有了这样的实时性保证，用户就可以构建一个与实际工作环境别无二致的测试环境，永远不再须要妥协，不须要退而求其次。

2.12.6 脱机执行

脱机执行是指：在硬件不连接电脑的情况下，直接外接电源就执行模块程序。CANslinkal 硬件本身不支持该功能，西谌科技提供了名为CANdirect的硬件来实现。使用该硬件的好处