Vector CANdb++ Online Help

在這份教程的第一部分，我們提到沒有CAN資料庫，CANoe還不能工作。在第二部分，我們來看看CAN資料庫是怎樣的。通過CANoe的Tools選單，或者從開始選單開啟Vector的CAN資料庫編輯器——CANdb++ Editor。

簡介

CAN總線上有4種報文：資料幀、遠端幀、錯誤幀、超載幀。其中只有資料幀真正承載資料。CAN資料庫儲存這些的資料幀的所有屬性，這樣當我們發現了某條報文在總線上出現時，利用資料庫中的資料，就能查詢出相關的資料。比如這條報文的收發者，以及其表示的意義。

在Vector格式的資料庫中，資料被組織成了6種不同的物件(Object)：

• 訊號（Signal）
• 報文（Message）
• 網路節點（Network node），或者簡稱節點
• 環境變數（Environment variable）
• 裝置（ECU）
• CAN網路（Network）

物件是有級別的，高階的物件由若干低階物件附加額外的屬性構成。如下圖：

訊號和報文訊號的關係稍後會解釋。報文訊號到報文的箭頭表示（若干）訊號組成報文；報文到節點的箭頭表示報文擁有傳送節點；報文訊號到節點的箭頭表示擁有接收節點；節點和環境變數到ECU的箭頭表示它們組成了ECU；同樣，ECU組成了網路。這和CAN匯流排的互動結構是一樣的。

在CANoe自帶的CANdb++版本中，一個數據庫最高階的物件是Network，且只能有一個,其名字與檔名相同。在更高階的Vector CANdb++ Admin版本中，最高階為一個叫Vehicles的物件，可以包含若干Network。

物件說明

訊號

訊號（Singal）代表了資訊的最小單位，也就是一個“值”。例如發動機轉速，開關的位置等。其主要的屬性有：name, length, Byte order, Value type。具體含義可以參考CANdb++的Help中，Signal and Message Signal一節。注意Byte order屬性，我們稱之為“格式”，它可以設定為Motorola或者Intel，稍後會詳細介紹。

報文訊號

報文訊號（Mapped signal）其實就是訊號，區別在於當一個訊號成為報文的組成部分時，它就會變成報文訊號。因為它算是存在於報文中的，因此多了兩個屬性：

• Startbit: 起始位，也就是訊號在報文中的位置。
• Receivers: 這個Signal會被哪個節點接收，這也是上圖訊號到節點的箭頭的意義。

一個訊號可以包含在多個報文中，之後會變成多個不同的報文訊號，CANdb++ Editor中也叫對映的訊號（Mapped Signal）。這是為了Singal可以重用，資料庫中其它物件都不能這樣重用。

報文

報文（Message）代表一條CAN報文，它就是在CAN總線上實際傳送的內容。報文包含若干訊號，有name, ID, DLC, Transmitters等屬性，具體參考Help文件。需要說明的是，理論上只有一個節點會是報文的傳送者，不過CANdb++ Editor中可以設定多個。

另外，Message的屬性頁中的Layout，可以直觀的設定Message包含的Message Signal的位置（也就是其Startbit屬性），它編輯的並不是Message的屬性。

網路節點

網路節點（Node），它幾乎代表了一個裝置（ECU）。之所以說幾乎，首先是因為ECU還包含了環境變數，其次是因為有一種特殊的ECU模型，它叫做閘道器（Gateway）。閘道器包含兩個或更多節點，我們等會兒再來說明它。

所以通常，節點 + 環境變數 = ECU，節點的主要屬性就只有name而已。

環境變數

環境變數（Environment varisble），用來儲存ECU中的資料，比如開關位置、感測器訊號等。節點讀寫這些變數，同時，環境變數還能夠被其它東西讀寫，比如虛擬的感測器。環境變數的存在是為了更好的模擬ECU這個模型。節點利用環境變數和環境交換資訊。

ECU

上面已經差不多說明了，ECU其實就是節點和環境變數的組合，代表真實世界的儀器裝置。在CANdb++ Editor中，ECU的可設定的屬性只有其包含哪些環境變數。ECU物件名字無法編輯的，它等於節點的名字。

網路

Network表示真實世界中的一條CAN匯流排，它包含若干ECU。

閘道器

閘道器（Gateway），是一種特殊的ECU，它包含多個節點，以及環境變數。各個節點屬於不同的網路，通過共用的環境變數交換資料。這樣，各個網路就可以通過閘道器交換資訊。這也是“閘道器”名字的由來。需要注意的是，CANdb++ Editor非Admin版本中，dbc檔案只能含有唯一一個Network，因此閘道器這種模型是建立不出來的（汗

關於訊號的起始位

稍微瞭解點CAN之後，CAN資料庫非常容易理解，它其實就是CAN匯流排的模型。不過訊號的“起始位”屬性，還是得仔細說明。藉助報文的Layout，理解起來會稍容易一些。

我們已經知道，報文包含若干訊號。訊號的格式（Byte order）可以是兩種之一：Motorola或者Intel。他們是指Motorola和Intel處理器中使用的資料的儲存格式，也就是兩種位元組序，Motorola是大端位元組序，Intel是小端位元組序。具體來說，十進位制數128，寫成二進位制數1000 0000，就是大端位元組序，而寫成0000 0001就是小端位元組序。

Byte order for Motorola processors (Big Endian):
MSB ... ... LSB

Byte order for Intel processors (Little Endian):
LSB ... ... MSB

CANdb++ Editor中，都表示成（注意大小寫）：

msb ... ... lsb

不過我認為這樣理解起來更加混亂，因此我們還是按照MSB和LSB來看。

這兩種位元組序的訊號在報文中的排列規則也不同。為了解釋這些規則，我們假如報文的DLC為8，也就是報文中含有8位元組的資料，共8 * 8 = 64 bit。把每一位都列在一張表中。

如果位編號從右至左（R2L），那麼：

 7   6   5   4   3   2   1   0
--------------------------------
                                | 0
                                | 1
                                | 2
                                | 3
                                | 4
                                | 5
                                | 6
                                | 7

如果位編號從左至右（L2R），那麼：

 0   1   2   3   4   5   6   7
--------------------------------
                                | 0
                                | 1
                                | 2
                                | 3
                                | 4
                                | 5
                                | 6
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這兩種編號方式中，位元組的編號是一樣的，位的編號不同。CAN報文是序列傳送的，CAN節點在傳送報文時，不論如何編號，總是從表的左上第一位開始傳送。從左至右，從上至下。

 x   x   x   x   x   x   x   x
--------------------------------
1st 2nd 3rd 4th 5th 6th 7th 8th | 0
... ... ... ... ... ... ... ... | 1
... ... ... ... ... ... ... ... | 2
... ... ... ... ... ... ... ... | 3
... ... ... ... ... ... ... ... | 4
... ... ... ... ... ... ... ... | 5
... ... ... ... ... ... ... ... | 6
... ... ... ... ... ... ... last| 7

上面說到不同位元組序（格式）的訊號在報文中的排列規則也不同：Intel格式的訊號的每位，從MSB到LSB，按照從右至左，從上至下的順序排列（向右上角塞）：

 x   x   x   x   x   x   x   x
--------------------------------
>.. ... ... ... ... ... ... MSB | 0
                LSB ... ... ..> | 1
                                | 2
                                | 3
                                | 4
                                | 5
                                | 6
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在CANdb++中看時，記得把MSB和LSB分別換成lsb和msb（注意順序）。

而Motorola格式的訊號，從MSB到LSB，按照每位從左至右，從上至下排列（向左上角塞）：

 x   x   x   x   x   x   x   x
--------------------------------
MSB ... ... ... ... ... ... ..< | 0
<.. ... ... LSB                 | 1
                                | 2
                                | 3
                                | 4
                                | 5
                                | 6
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在CANdb++中看時，記得把MSB和LSB分別換成msb和lsb。

<或者>表示訊號的銜接點。通常一個Message中只應該含有同一種格式的訊號。否則：

 x   x   x   x   x   x   x   x
--------------------------------
>l   e   t   n   I  ... ... MSB | 0
                LSB ... ... ..> | 1
MSB ...  M   o   t   o   r   o< | 2
<l   a  ... LSB                 | 3
                                | 4
                                | 5
                                | 6
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於是Intel向左上擠，佔據了12個位。Motorola向右上擠就只能從byte2開始排列了，中間的4位不得不空出來。

至此應該沒有太多問題，不過接下來才是混亂的：Intel格式的訊號有2種表示方法Intel Standard和Intel Sequential:

Intel Standard表示法：

 7   6   5   4   3   2   1   0
--------------------------------
                                | 0
>.. ... ... MSB                 | 1
LSB ... ... ... ... ... ... ..> | 2
                                | 3

這種表示法使用從右至左的位編號方式。例子中我們假設前12位（bit0~11）已經被其它訊號佔滿了。這個訊號起始位為MSB，即：12。說出Intel Standard、起始位12、長度12位，就能在Message中確定Singal的位置了。

Intel Sequential表示法：

 0   1   2   3   4   5   6   7
--------------------------------
                                | 0
>.. ... ... MSB                 | 1
LSB ... ... ... ... ... ... ..> | 2
                                | 3

這種表示法使用從左至右的位編號方式。前12位（bit7~0, 15~12）已經被佔，這個訊號起始位為MSB，即：11。

Motorola式的訊號有4種表示方法，分別是：Motorola Forward LSB， Motorola Forward MSB，Motorola Sequential， Motorola Backward。

Motorola Forward LSB:

 7   6   5   4   3   2   1   0
--------------------------------
                                | 0
                MSB ... ... ..< | 1
<.. ... ... ... ... ... ... LSB | 2
                                | 3

從右至左編號方式，起始位為LSB，即：16。

Motorola Forward MSB:

 7   6   5   4   3   2   1   0
--------------------------------
                                | 0
                MSB ... ... ..< | 1
<.. ... ... ... ... ... ... LSB | 2
                                | 3

從右至左編號方式，起始位為MSB，即：11。

Motorola Sequential:

 0   1   2   3   4   5   6   7
--------------------------------
                                | 0
                MSB ... ... ..< | 1
<.. ... ... ... ... ... ... LSB | 2
                                | 3

從左至右編號方式，起始位為MSB，即：12。

也許你覺得最後一種方法應該是從左至右編號，起始位為LSB，但是世間萬物總是那麼不如意。

Motorola Backward:

 7   6   5   4   3   2   1   0
--------------------------------
                                | 3
                MSB ... ... ..< | 2
<.. ... ... ... ... ... ... LSB | 1
                                | 0

非常費解的編號方式，它的位元組編號是從下到上，位編號從右到左，起始位置為LSB，即8。

針對兩種格式訊號使用的表示法可以在CANdb++ Editor選單欄的Option > Settings > Display中設定。但不論設定如何，資料庫進行儲存時，Intel格式使用Intel Sequential表示法儲存，Motorola格式使用Motorola Sequential表示法儲存，避免在設定不同的編輯器中開啟時出現誤解。

在這份教程裡，我們都使用Motorola格式的訊號，並且使用Motorola Forward MSB式的表示方法。它應該和很多人（比如我）的第一感覺相同。

第一份CAN資料庫

現在讓我們著手建立一份簡單的CAN資料庫。它有1個訊號，1條報文，2個節點分別作為收發節點，1個環境變數用來演示其使用。當然，不用說，有1個網路。

CANdb++ Editor中，使用File > Create Database... 來新建一個叫candb.dbc的資料庫，程式會詢問你使用的模板。不同模板的區別在於每個物件的屬性多少。越複雜的模板屬性越多，這裡我們使用最簡單的EmptyTemplate.dbc

在CANdb++ Editor預設開啟的Overall View視窗的左側，我們可以看到各個物件的分類。如果不是的話，找選單欄View > Overall View。

建立節點

在Newwork noedes上右鍵新建，

Name: ECM

同樣再新建一個：

Name: METER

建立報文

在Message上右鍵，新建：

Name: EngineState
Type: CAN Standard
ID: 0x1
DLC: 1

Transmitters中，點選Add...，選擇ECM。

建立訊號

在Singal上點選右鍵，New...，之後輸入：

Name: Speed
Length[bit]: 8
Byte Order: Motorola
Value Type: Unsigned
Unit: m/s
Factor: 0.1
Offset: 0
Minimum: 0
Maximum: 25.5

Messages頁中點選Add...，選擇EngineState。

編輯報文訊號

展開左側Messages下的EngineState，右鍵點選Speed，選擇Edit Mapped Singal。

Startbit[bit]: 7

Receivers頁中點選Add...，選擇METER。

建立環境變數

在左側Environment variables上右鍵新建

Name: env_speed
Value Type: Float
Access: Read
Unit: m/s
Initial Value: 0
Minimum: 0
Maximum: 25.5

Control units頁中新增ECM。

再次確認一下，使用View > Communication Matrix

非常好，我們的資料庫如此精煉。資料庫的教程至此，儲存在<project>\database資料夾中吧。

額外的說明

Vector的CANdb資料庫其實是一個編碼為ANSI的文字檔案，可以使用任何文字編輯器開啟。其結構可以參考Vector的DBC File Format Documentation，在官網似乎搜不到這份檔案，就只有提供民間版本了。

這在你有了某種結構的資料庫檔案（比如表格檔案格式），想要轉換成Vector的dbc檔案的，可以寫程式轉換，而不是手動輸入。