修訂歷史：

1.功能介紹

1.1型號(hào)說(shuō)明

本文檔適用以下型號(hào)：

ZQWL-CAN(FD)系列產(chǎn)品，USB通訊采用CDC類(lèi)實(shí)現(xiàn)，可以在PC機(jī)上虛擬出一個(gè)串口，串口參數(shù)N,8,1格式，波特率可以根據(jù)需要設(shè)置（范圍9600~48000000bps），硬件自動(dòng)匹配。本文檔介紹二次開(kāi)發(fā)的參數(shù)配置，數(shù)據(jù)收發(fā)等協(xié)議。
智嵌物聯(lián)ZQWL開(kāi)發(fā)的一系列高性能USBCAN(FD)接口卡，具有類(lèi)型多，安裝方式靈活，方便易用，功能強(qiáng)大等特點(diǎn)。接口卡支持XP/Win7/Win10/Win11等操作系統(tǒng)。
其中，ZQWL-UCANFD-200U、ZQWL-UCAN-201U、ZQWL-UCANFD-400U、ZQWL-UCAN-401U等型號(hào)，CAN(FD)通道均采用電氣隔離設(shè)計(jì)，可以適用于電磁環(huán)境惡劣的的場(chǎng)合。

1.2產(chǎn)品特性

● USB接口符合USB2.0高速規(guī)范；CAN接口支持 CAN2.0A、B 協(xié)議，符合 ISO11898-1 規(guī)范；
● CAN和CANFD協(xié)議可選；CANFD支持ISO標(biāo)準(zhǔn)和Non-ISO標(biāo)準(zhǔn)；
● 每個(gè)通道可以獨(dú)立設(shè)置波特率，系統(tǒng)不僅預(yù)置了常用波特率列表，而且支持自定義波特 率；支持的波特率范圍：CAN:10Kbps~1Mbps，CANFD:100Kbps~5Mbps；
● 最大流量測(cè)試：

● 每個(gè)通道均有14組硬件濾波器；每組濾波器可以設(shè)置濾波ID以及掩碼。
● 支持連續(xù)循環(huán)發(fā)送、組發(fā)送、定時(shí)發(fā)送等；
● 支持波特率探測(cè)，支持合并相同幀ID，支持總線異常統(tǒng)計(jì)，支持收發(fā)速率統(tǒng)計(jì)；
● 雙通道CAN(FD)接口卡支持中繼功能；
● 200U、201U、400U、401U的CAN(FD)-bus電路采用DC 2500V電氣隔離,具有強(qiáng)大的抗電磁干擾的能力；
● 工作溫度：-40~+85℃；

1.3典型應(yīng)用

● 車(chē)載通訊系統(tǒng)、電力通訊系統(tǒng)；
● 煤礦遠(yuǎn)程通訊；
● 工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制/；

● 遠(yuǎn)程監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集；

2.通訊協(xié)議

2.1USB硬件描述符

通過(guò)USB的硬件ID（VID和PID）來(lái)識(shí)別該系列設(shè)備，特征如下：

例如（雙通道CANFD類(lèi)型）：

2.2參數(shù)配置

每幀數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為22字節(jié)，十六進(jìn)制格式：包括2個(gè)字節(jié)幀頭（0x49,0x3B）、1個(gè)字節(jié)功能碼、1個(gè)字節(jié)讀/寫(xiě)標(biāo)志、16個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)和2個(gè)字節(jié)幀尾（0x45,0x2E）：

注意：
●當(dāng)需要讀參數(shù)，“讀/寫(xiě)”填0x52；當(dāng)需要寫(xiě)參數(shù)時(shí)，“讀/寫(xiě)”填0x57；其中，“設(shè)備信息”和“設(shè)備序列號(hào)”命令只支持讀命令（0x52）。
●CAN通道號(hào)：取值為0x00~0x03，分別對(duì)應(yīng)CAN0~CAN3；
●自定義波特率標(biāo)志：0x00為采用“常用波特率碼”；0x01為自定義波特率；當(dāng)為自定義波特率時(shí)（CAN3僅支持“常用波特率碼”），實(shí)際波特率由SJW、TSEG1、TSEG2和BRP計(jì)算獲得，計(jì)算方式：
Baud = 60000000/(SJW+1 + TSEG1+1 + TSEG2+1)/BRP。
其中SJW取值范圍：0x00~0x03；
TSEG1取值范圍：0x00~0x0F；
TSEG2取值范圍：0x00~0x07；
BRP取值范圍：1~0x0400，BRP是2字節(jié)長(zhǎng)度，高字節(jié)在前，低字節(jié)在后。
采樣點(diǎn)計(jì)算：SMP=(SJW+1 + TSEG1+1)/(SJW+1 + TSEG1+1 + TSEG2+1)。
●常用波特率碼：高4位是仲裁域波特率（CAN），低4位是數(shù)據(jù)域波特率（CANFD）

仲裁域波特率碼對(duì)應(yīng)表：

數(shù)據(jù)域波特率碼對(duì)應(yīng)表：

●濾波器組號(hào)：每個(gè)通道均有14組硬件濾波器，組號(hào)取值范圍0~13；
組使能：0x00為禁止該組；0x01為開(kāi)啟該組；注意，設(shè)備從0組開(kāi)始查詢(xún)?cè)撐唬龅揭粋€(gè)不為0x01的組時(shí)，退出查詢(xún)，即便是后面再有使能的組也無(wú)效。
●濾波器幀類(lèi)型：0x00為標(biāo)準(zhǔn)幀；0x01為擴(kuò)展幀；
●濾波驗(yàn)收ID和掩碼：
濾波驗(yàn)收ID：用于比對(duì)CAN(FD)接收到的幀ID，以確定該幀是否被接收，十六進(jìn)制。
掩碼：用于屏蔽濾波驗(yàn)收ID里的某些位，以確定驗(yàn)收碼某些位（bit）是否參與比對(duì)（對(duì)應(yīng)位為0不參與比對(duì)，為1參與比對(duì)），十六進(jìn)制。
舉例1：濾波幀類(lèi)型選擇“標(biāo)準(zhǔn)幀”；“濾波驗(yàn)收ID”填001，“掩碼”填7FF；
釋義：由于標(biāo)準(zhǔn)幀ID只有11位，濾波驗(yàn)收ID和掩碼最后11位有意義， 掩碼最后11位全是1，所以濾波驗(yàn)收ID的后11位全部參與比對(duì)，因此上述設(shè)置可以讓幀ID為001的標(biāo)準(zhǔn)幀通過(guò)。
舉例2：濾波幀類(lèi)型選擇“標(biāo)準(zhǔn)幀”；“濾波驗(yàn)收ID”填010，“過(guò)濾屏蔽碼”填7F0釋義：同例1，標(biāo)準(zhǔn)幀只有11位有效，掩碼的最后4位是0，表示濾波驗(yàn)收ID的最后4位不參與對(duì)比，因此上述設(shè)置可以讓幀ID從010到01F的一組標(biāo)準(zhǔn)幀通過(guò)。
舉例3：濾波幀類(lèi)型選擇“擴(kuò)展幀”；“濾波驗(yàn)收ID”填00 03 04 01，“掩碼”填1F FF FF FF；
釋義：擴(kuò)展幀有29位，掩碼的后29位全為1，表示濾波驗(yàn)收ID的后29位全部參與比對(duì)，因此上述設(shè)置可以讓幀ID為00 03 04 01的擴(kuò)展幀通過(guò)。
舉例4：濾波幀類(lèi)型選擇“擴(kuò)展幀”；“濾波驗(yàn)收ID”填00 03 04 00，“掩碼”填1F F0 FF FF；
釋義：根據(jù)上述設(shè)置可以讓幀ID從00 00 04 00到00 0F 04 00的一組擴(kuò)展幀通過(guò)(注意只是標(biāo)紅色的0到F變化，04 00為固定)。
●系統(tǒng)控制命令
可以通過(guò)這個(gè)命令實(shí)現(xiàn)將設(shè)置好的參數(shù)寫(xiě)入到設(shè)備里（即斷電不丟失）。
生效參數(shù)：0x00為不生效（斷電參數(shù)丟失），0x01為生效（保存到flash中，斷電不丟失）；
系統(tǒng)復(fù)位：0x00為系統(tǒng)不復(fù)位，0x01為系統(tǒng)復(fù)位；
CAN0開(kāi)關(guān)：0x00為關(guān)閉CAN0,0x01為開(kāi)啟CAN0;
CAN1開(kāi)關(guān)：0x00為關(guān)閉CAN1,0x01為開(kāi)啟CAN1;

舉例說(shuō)明（用串口助手作為上位機(jī)）：

①讀取設(shè)備信息
上位機(jī)發(fā)送（Hex格式）：49 3B 40 52 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 45 2E

②讀取設(shè)備序列號(hào)
上位機(jī)發(fā)送（Hex格式）：49 3B 41 52 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 45 2E

③設(shè)置CAN參數(shù)
設(shè)置CAN0參數(shù)：仲裁域波特率250kbps，數(shù)據(jù)域波特率500kbps
上位機(jī)發(fā)送（Hex格式）：49 3B 42 57 00 00 45 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 45 2E

注意，設(shè)置完后，還要發(fā)送生效參數(shù)并開(kāi)啟CAN0命令：
49 3B 44 57 01 00 01 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 45 2E

開(kāi)啟任一CAN通道后，設(shè)備開(kāi)始向上位機(jī)發(fā)心跳包。

2.3心跳包

根據(jù)設(shè)備的CAN(FD)的通道數(shù)量，心跳包分為2種格式：?jiǎn)坞p通道設(shè)備心跳包和4通道設(shè)備心跳包。

2.3.1單雙通道心跳包格式

單雙通道心跳包為設(shè)備向上位機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)包，心跳包長(zhǎng)度為17字節(jié)，含義如下：

●功能碼為0xFF（注意4通道功能碼是0xFE）。
●設(shè)備狀態(tài)：1個(gè)字節(jié)，定義如下：

開(kāi)啟標(biāo)志：0為未開(kāi)啟，1為開(kāi)啟；

總線狀態(tài)：

00：總線正常；
01：總線警告
10：總線被動(dòng)錯(cuò)誤
11：設(shè)備離線（此時(shí)已不能再發(fā)送CAN(FD)報(bào)文）

2.3.24通道心跳包格式

4通道心跳包為設(shè)備向上位機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)包，心跳包長(zhǎng)度為32字節(jié)，含義如下：

●功能碼為0xFE（注意單雙通道功能碼是0xFF）。
●CAN0~1設(shè)備狀態(tài)：1個(gè)字節(jié)，定義如下：

●CAN2~3設(shè)備狀態(tài)：1個(gè)字節(jié)，定義如下：

開(kāi)啟標(biāo)志：0為未開(kāi)啟，1為開(kāi)啟；

總線狀態(tài)：

00：總線正常；
01：總線警告
10：總線被動(dòng)錯(cuò)誤
11：設(shè)備離線（此時(shí)已不能再發(fā)送CAN(FD)報(bào)文）

2.3.3心跳包參數(shù)含義

●發(fā)送速率：每秒發(fā)送的CAN（FD）報(bào)文個(gè)數(shù)。
●接收速率：每秒接收的CAN（FD）報(bào)文個(gè)數(shù)。
●錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器：
包括發(fā)送錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器和接收錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器，這些狀態(tài)直接反映了總線的通暢情況，當(dāng)接收錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器值大于127時(shí)，總線幾乎已經(jīng)癱瘓。當(dāng)出現(xiàn)錯(cuò)誤值較高的情況（40以上），表示總線的通訊出現(xiàn)比較嚴(yán)重的阻塞，此時(shí)就有必要調(diào)整CAN(FD)網(wǎng)絡(luò)的波特率值或增加CAN(FD)網(wǎng)橋，以提高CAN(FD)總線質(zhì)量。當(dāng)總線通信良好時(shí)，錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器一般都能維持在0。
在沒(méi)有數(shù)據(jù)向CAN（FD）發(fā)送時(shí)，心跳包每隔1秒向上位機(jī)發(fā)送一次，當(dāng)有數(shù)據(jù)向CAN(FD)發(fā)送時(shí)，設(shè)備立即向上位機(jī)發(fā)送一條心跳包。

2.4CAN(FD)數(shù)據(jù)收發(fā)指令

通過(guò)該命令可以實(shí)現(xiàn)CAN(FD)報(bào)文的發(fā)送和接收，報(bào)文格式如下：

●BYTE0：幀頭固定為0x5A；
●BYTE1:幀信息1，包含CAN通道和CAN(FD)報(bào)文數(shù)據(jù)長(zhǎng)度DLC；
該字節(jié)的每個(gè)bit位的含義如下：

當(dāng)為CAN幀時(shí)，DLC的取值范圍是0~8；
當(dāng)為CANFD幀時(shí)，DLC取值為0~8、12、16、20、24、32、48、64。

注意，BYTE1為0xFF或0XFE時(shí)為設(shè)備發(fā)向上位機(jī)的心跳包，接收數(shù)據(jù)時(shí)需要注意。

●BYTE2：幀信息2，包含發(fā)送類(lèi)型、幀格式、幀類(lèi)型和是否加速等信息，含義定義如下：

注意：CAN通道號(hào)有3個(gè)bit構(gòu)成，從高位到低位分別是：BYTE2的Bit4、Bit3、BYTE1的Bit7。取值為0x00~0x07，分別對(duì)應(yīng)CAN0~CAN7通道。

正常發(fā)送：在ID仲裁丟失或發(fā)送出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)，CAN控制器會(huì)自動(dòng)重發(fā)，直到發(fā)送成功，或 發(fā)送超時(shí)（超時(shí)時(shí)間1秒），或總線關(guān)閉。
單次發(fā)送：在一些應(yīng)用中，允許部分?jǐn)?shù)據(jù)丟失，但不能出現(xiàn)傳輸延遲時(shí)，自動(dòng)重發(fā)就沒(méi)有意 義了。在這些應(yīng)用中，一般會(huì)以固定的時(shí)間間隔發(fā)送數(shù)據(jù)，自動(dòng)重發(fā)會(huì)導(dǎo)致后面的數(shù)據(jù)無(wú)法發(fā)送，出現(xiàn)傳輸延遲。使用單次發(fā)送，仲裁丟失或發(fā)送錯(cuò)誤，CAN 控制器不會(huì)重發(fā)報(bào)文。
●BYTE3~6:CAN(FD)幀ID，一共4個(gè)字節(jié)。標(biāo)準(zhǔn)幀時(shí)，只有BYTE5~6的低11bit有效；擴(kuò)展幀時(shí)，29bit有效。
注意，BYTE3的最高位（Bit7）是CAN協(xié)議類(lèi)型標(biāo)志：
0：CAN幀；
1：CANFD幀；
●幀數(shù)據(jù)：長(zhǎng)度為DLC。
●幀尾：一個(gè)字節(jié)，固定為0xA5
當(dāng)上位機(jī)向設(shè)備發(fā)送CAN(FD)數(shù)據(jù)包時(shí)，設(shè)備收到后會(huì)立即返回一條心跳包。

審核編輯 黃宇