本文研究CAN Pack模块的用法和该模块生成的代码。涉及到一些dbc文件查看和编辑的内容，需要从Vector官网下载一个CANdb++ Editor软件。

1 Simulink中的CAN Pack模块

在汽车ECU软件开发中，一般是ASW软件将Signal打包成Message后，然后由BSW实现CAN的发送功能。想要打包Signal，就必须首先知道单个Signal在整个Message中的布局（Layout），可以从DBC文件中获取描述信息。

通过DBC文件知道了Signal和Message之间的关系后，就需要通过代码或者模型实现打包的过程。CAN Pack模块就为我们封装好了从Signal打包成Message。

CAN Pack模块如下图所示，输入端接的是Signal，输出端输出了打包好的Message。

2 CAN Pack模块的建模与仿真

本章节会用dbc文件来配置CAN Pack模块，并讨论各个配置参数和仿真结果之间的关系。

2.1 在模块中配置DBC文件

1）首先在matlab根路径下找一个dbc文件demoVNT_CANdbFiles.dbc，作为后文仿真用的原材料。

将这个dbc文件与模型拷贝到同一个路径下。

2）在模型中新建一个CAN Pack模块，将Data is input as下拉框选择为CANdb，表示用一个DBC文件中的参数来打包Signal；将下面的CANdb file文本框设置为上一步的dbc名称；勾选下面的Output as bus。

3）做完上述配置后，这个模块就自动从DBC中识别出其中的Message list。

4）然后选其中一个Message，例如下图中的WindowControlMsg，就会在下面的Signal一栏中切换成这个Message中包含的所有Signal，以及Signal属性。

通过CANdb++打开这个dbc文件demoVNT_CANdbFiles.dbc，查看属性信息，这些属性是完全一致的。说明CAN Pack解析好了dbc文件，也就配置功能了。

5）点击OK保存模块配置，在模型中，模块就变成了两个输入端口，分别对应了这个Message中的两个信号。

输出的CAN Msg是一个Bus信号，其中的Data和ID是比较重要的。后文会重点研究Message的Data和输入之间的关系。

2.2 CAN Pack模块仿真

基于2.1节中的配置，可以尝试用这个模块进行仿真。如果修改了dbc文件，那么模块的输出结果会有所不同。

2.2.1 仿真1:初始配置

1）首先，不对DBC文件做修改的情况下，WindowControlMsg中的两个Signal的布局是这样的。

PassengerDoorWindow信号的起始位（startbit）是0，长度(length)是8，因此占据了Message的第0行。DriverDoorWindow信号的起始位（startbit）是8，长度(length)是8，因此占据了Message的第1行。他们的数值范围都是是0~255，Factor和offset是1和0，也就是说从原始值到物理值，不会进行放大和偏移转换，也没有跨行的复杂情况。

2）在模型中，将PassengerDoorWindow输入为常量128，DriverDoorWindow输入常量为25。然后仿真，就会看到输出结果的Data[0]和Data[1]分别为128和25。也就是说，将PassengerDoorWindow和DriverDoorWindow打包到了Message的Data[0]和Data[1]中。

由于DBC中对这个Message的配置，仿真1是一种简单、特殊的情况，所以打包的过程非常简单，就直接把两个Signal放到了Message的前两行。后面博主会手动修改demoVNT_CANdbFiles.dbc的配置信息并进行仿真，研究一下属性更复杂的情况下，会仿真出什么结果。

2.2.2 仿真2:factor&offset属性

在打包的过程中，可以通过factor&offset属性做一个放大和偏移，公式如下：

raw_value = (physical_value - Offset) / Factor
1

那么为什么要做这个转化呢？假设一种情况，如果Signal的物理值范围是 -10–>10，精度是0.1，那该怎么在Message中表示出来呢？有一种办法就是先将这个物理值加上10（offset=-10），再乘以10(factor=0.1)，那么-10–>10的范围就会扩大到0–>200，在Message中就可以用8个bit的长度来表示了。下面就可以验证一下这个属性。

1）打开DBC文件，将PassengerDoorWindow的Factor设为0.1，Offset设为-10，Minimum设为-10，Maximum设为10，其他的属性不变，并保存。

2）在CAN Pack模块中重新选一下dbc文件。
3）在模型中，将PassengerDoorWindow输入为常量-4.5，仿真得出结果如下。打包后的Data[0]输出为55.

从-4.5的物理值到55的原始值，就是经历了一个factor&offset公式转换。首先-4.5减去offset（-10），得出5.5；然后5.5除以factor（0.1）得出55；最后根据startbit和length，将转换过后的原始值55打包进了Data[0]。

2.2.3 仿真3:Value Type属性

Value Type属性表示打包进Message的时候的类型选择。在仿真1中的默认项是Unsigned。博主在工作中只遇到过Unsigned和Signed两种Value Type属性，所以这一章节研究一下Value Type属性为Signed时，是怎么打包Message的。

1）在仿真1的原始DBC基础上，将PassengerDoorWindow的Length属性设为7，Value Type属性设为Signed，Minimum设为-64，Maximum设为63，其他的属性不变。这样设置表示，用7个bit来描述有符号数，可以描述从-64到63.

2）在CAN Pack模块中重新选一下dbc文件。
3）在模型中，将PassengerDoorWindow输入为常量30，仿真得出结果如下。打包后的Data[0]输出为30。

说明0~63的正整数是按照原来的数值打包进Message Data的。
4）在模型中，将PassengerDoorWindow输入为常量-30，仿真得出结果如下。打包后的Data[0]输出为98。

这个计算过程很简单，在dbc文件中把Length属性设置为7，也就是用7个bit来表示正整数和负整数，前一半用于表示正数，后一半用于表示负数。后一半的计算过程是

Data[0] = 2^Length + PassengerDoorWindow = 128 + (-30) = 98
1

所以，如果输入的PassengerDoorWindow是-15，那么Data[0]会输出113。另外，本节的Value Type属性和上一节的factor&offset属性都可以用来表示正负数，但是实际工作中，博主觉得factor&offset属性比较灵活一点，在代码中有更好的统一性。

2.2.4 仿真4:Byte Order属性–Intel格式

Btye Order属性表示打包Message时的字节顺序，分为Intel和Motorola两种。在仿真1，2，3中，信号在Message中的排布方式都是仅占据一行的。当一个Signal跨越多行的时候，Byte Order属性就会决定打包时候的顺序，具体区别如下：

• Intel格式：Signal的低位存放在Message的低位，Signal的高位存放在Message的高位。
• Motorola格式：Signal的低位存放在Message的高位，Signal的高位存放在Message的低位。

用文字概念表述不容易理解，但是通过Simulink的CAN Pack模块，就可以轻松理解Byte Order属性的含义。

下面就会通过仿真来理解Intel格式的Byte Order属性。

1）在仿真1的原始DBC基础上，将DriverDoorWindow的Startbit改成20，Length保持为8，Byte Order保持为Intel，然后点击应用。


2）双击WindowControlMsg，切换到Layout选项卡，可以看到DriverDoorWindow信号在Message中的布局。

DriverDoorWindow转换成2进制后，由于是Intel格式，低4位放在了Message的第20号到23号中；高4位放在了Message的24号到27号中。
3）在CAN Pack模块中重新选一下dbc文件。
4）在模型中，将DriverDoorWindow输入为常量100，仿真得出结果如下。打包后的Data[2]输出为64，Data[3]输出为6。

移位的过程可以按照如下方式推算。
首先将100转为2进制，就是0110 0100。所以DriverDoorWindow的低4位是0100，高4位是0110。
根据第2步中的关系，DriverDoorWindow的低4位要放在Message的20号到23号，也就是Data[2]的高4位，所以要将0000 0100左移4位，得到01000000，再转为10进制就是64了，也就是仿真输出的Data[2]。
同理，DriverDoorWindow的高4位要放在Message的24号到27号，也就是Data[3]的低4位，所以将01100000右移4位，得到00000110，再转为10进制就是6，所以Data[3]输出的值就是6。

2.2.5 仿真5:Byte Order属性–Motorola格式

下面就会通过仿真来理解Motorola格式的Byte Order属性。

1）在仿真1的原始DBC基础上，将DriverDoorWindow的Startbit改成20，Length保持为8，Byte Order保持为Motorola，然后点击应用。


2）双击WindowControlMsg，切换到Layout选项卡，可以看到DriverDoorWindow信号在Message中的布局。

这里的Layout中就可以看出和仿真4中是不同的。在Motorola格式的时候，低4位放在了Message的第20号到23号中；高4位放在了Message的8号到1号中。
3）在CAN Pack模块中重新选一下dbc文件。
4）在模型中，将DriverDoorWindow输入为常量100，仿真得出结果如下。打包后的Data[2]输出为64，Data[1]输出为6。

移位的过程也可以按照仿真4中相同的方法推算，这里再重新算一次。
首先将100转为2进制，就是0110 0100。所以DriverDoorWindow的低4位是0100，高4位是0110。
根据第2步中的关系，DriverDoorWindow的低4位要放在Message的20号到23号，也就是Data[2]的高4位，所以要将0000 0100左移4位，得到0100 0000，再转为10进制就是64了，也就是仿真输出的Data[2]。这一点和仿真4是相同的。
不同的是，DriverDoorWindow的高4位要放在Message的8号到11号，也就是Data[1]的低4位，所以将0110 0000右移4位，得到0000 0110，再转为10进制就是6，所以Data[1]输出的值就是6。

3 CAN Pack模块的代码生成

在第2章中仿真得到了正确的结果，但是在实际工作中需要通过代码来实现打包Signal的功能。如果手写过CAN打包的C代码，过程十分的繁琐也很容易出错。好在CAN Pack模块是支持生成代码的，所以本章节将这个模块生成代码。

1）在仿真模型的基础上，把输入的常数模块和输出的Disp模块替换成Inport和Outport。

2）配置好离散求解器和Embedded Coder文件，可以参照博主以前的博客。
3）Ctrl + B生成代码。

很简单的一个CAN Pack模块生成了200多行代码，只为了把两个Signal打包到一个Message中。其中所用的算法中，使用了大量的移位运算。另外，为了通用性，还出现了很多左移右移0位的代码。

所以就不建议仔细阅读这一段代码了，直接拿去编译就行。

4 总结

本文研究了Simulink中的CAN Pack模块的仿真和代码生成。与之相对的还有CAN Unpack模块，可以将一个Message中的信号解析出来。其用法思路就是把CAN Pack倒过来，可以举一反三。

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