Android操作CAN总线（基于linux-canutils库，发送、接收、设置过滤器）

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文章目录

一、前言
二、前言2
三、前置知识

3.1 epoll
3.2 jni
四、具体实现

4.1 aar设计
4.2 部分代码解读
五、应用层调用示例

1. 打开CAN口和接收功能
2. 发送CAN帧
3. 关闭CAN口
六、参考文档

七、附录

一、前言

CAN总线（Controller Area Network Bus）控制器局域网总线 CAN总线是构建的一种局域网网络。

最近工作涉及到在Android端发送和接收Can帧的内容，写一篇博客记录下。

主要是移植了linux-canutils库中的candump.c和cansend.c代码到aar中。

后续会给出aar和应用层代码的具体调用。

aar源码见七、附录

二、前言2

最开始的can_aar是基于SOCKETCAN实现的，这里给出SOCKET_CAN的官方文档（https://www.kernel.org/doc/html/v4.17/networking/can.html#socketcan-raw-sockets），SOCKETCAN是使用一个socket绑定所有CAN口，但是如果是高速发送：比如每帧间隔1ms 连续发送几百帧以上会有丢帧的问题，表征为概率性无法收到can帧

于是参照github上linux-canutils的代码对can_aar进行修改，设备有多个can口，

效果：使用两个CAN口和电脑端连接，电脑端间隔1ms发送一帧，电脑端发送的同时，设备端也发送CAN帧，共发送3000000+帧未发生丢帧的情况。

这里先给出linux-canutils candump.c和cansend.c的链接：

https://github.com/linux-can/can-utils/blob/master/candump.c

https://github.com/linux-can/can-utils/blob/master/cansend.c

candump对应通过can口读数据，cansend对应通过can口写数据，也分别对应cantest.c中的doRealCanReadBytes和canWriteBytesDebug两个函数。

三、前置知识

3.1 epoll

定位：Linux内核提供的一种高效I/O事件通知机制，专为处理大量并发连接设计（如Web服务器、实时通信系统）。

核心功能：监控多个文件描述符（如Socket）的I/O状态变化（可读/可写/异常），避免轮询消耗CPU资源。

设计目标：解决传统select/poll的性能瓶颈（线性扫描、内存拷贝、连接数限制）。

3.2 jni

作为java代码调用c代码的媒介，详见《Android开发艺术探索》

四、具体实现

4.1 aar设计

can_test.c: 各类函数具体实现的代码

com_example_x6_mc_cantest_CanUtils.h: jni函数

CanFilter: Can帧过滤器实体类

CanFrame: Can帧实体类

CanUtils: 封装给上层调用的工具类

DataListener：接口类，用于向上层回调数据

4.2 部分代码解读

CanUtils.java:

// 打开can口并使能
public void canOpen(String can, String baudRate) {
    execRootCmdSilent("ifconfig " + can + " down");
    execRootCmdSilent("ip link set " + can + " up type can bitrate " + baudRate);
}
// 提供给上层调用，也是jni函数，通过can口发送数据，具体实现见can_test.c
public native void canWriteBytesDebug(CanFrame canFrame, String canPort);
// 提供给上层调用，通过can口接收数据，具体实现见can_test.c
public void canReadBytesDebug(DataListener listener, ArrayList can){
    createEpoll();
    for(int i = 0; i  
can_test.c: 
//关注CanUtils.java中的canReadBytesDebug
// 1. canReadBytesDebug 先createEpoll()创建系统调用，再绑定socket到can接口，最后开启监听
JNIEXPORT void JNICALL
Java_com_example_x6_mc_1cantest_CanUtils_createEpoll(JNIEnv *env, jobject thiz) {
	LOGE("createEpoll begin");
	fd_epoll = epoll_create(1);
	if (fd_epoll GetStringUTFChars(env, can, NULL);
	LOGE("port = %s",port);
	struct if_info* obj = &sock_info[port[3] - '0'];
	obj->s = socket(PF_CAN, SOCK_RAW, CAN_RAW);
	if (obj->s s, &event_setup)) {
		LOGE("failed to add socket to epoll");
		return -1;
	}
	obj->cmdlinename = port; /* save pointer to cmdline name of this socket */
	nbytes = strlen(port); /* no ',' found => no filter definitions */
	if (nbytes > max_devname_len)
		max_devname_len = nbytes; /* for nice printing */
	addr.can_family = AF_CAN;
	memset(&ifr.ifr_name, 0, sizeof(ifr.ifr_name));
	strncpy(ifr.ifr_name, port, nbytes);
	if (strcmp(ANYDEV, ifr.ifr_name) != 0) {
		if (ioctl(obj->s, SIOCGIFINDEX, &ifr) s, SOL_CAN_RAW, CAN_RAW, &canfd_on, sizeof(canfd_on));
	if (bind(obj->s, (struct sockaddr *)&addr, sizeof(addr)) DeleteLocalRef(env,port);
}
// 该函数实现：当epoll监听到有数据时，就回调数据给上层
JNIEXPORT void JNICALL
Java_com_example_x6_mc_1cantest_CanUtils_doRealCanReadBytes(JNIEnv *env, jobject thiz, jobject listener) {
	running = 1;
	jclass callClass = (*env)->GetObjectClass(env,listener);
	jmethodID callMethod = (*env)->GetMethodID(env,callClass,"onData",
											   "(Ljava/lang/String;Ljava/lang/String;I)V");
	/* these settings are static and can be held out of the hot path */
	iov.iov_base = &frame;
	msg.msg_name = &addr;
	msg.msg_iov = &iov;
	msg.msg_iovlen = 1;
	msg.msg_control = &ctrlmsg;
	while (running) {
		num_events = epoll_wait(fd_epoll, events_pending, currmax, timeout_ms);
		if (num_events == -1) {
			running = 0;
			continue;
		}
        LOGE("num_events = %d",num_events);
		for (int i = 0; i s, &msg, 0);
			if (nbytes s);
//			LOGE("CAN口 = %s",devname[idx]);
			frame_count ++;
			LOGE("recv frame count = %d\n",frame_count);
			fprint_long_canframe(stdout, &frame, NULL, view, maxdlen); //输出收到的can帧数据：canid can帧长度 can帧数据
			jstring data = (*env)->NewStringUTF(env,buf);
			jstring canPort = (*env)->NewStringUTF(env,devname[idx]);
			(*env)->CallVoidMethod(env,listener,callMethod,data,canPort,frame_count);
            (*env)->DeleteLocalRef(env,data);
            (*env)->DeleteLocalRef(env,canPort);
		}
	}
    LOGE("canReadBytesDebug end");
	(*env)->DeleteLocalRef(env,callClass);
}
 
五、应用层调用示例 
前言： 
TestCan是进行CAN测试的APK示例，基于can_aar (linux-can-utils)实现。 
目前只支持3位canid（表示标准帧）和8位canid（表示扩展帧），可以设置Can帧过滤器 
须在build.gradle中添加一行代码以使用can_aar 
implementation files('libs/can-debug.aar')
 
can_aar包含以下功能： 
1. 打开CAN口和接收功能 
private CanUtils canUtil; //can工具类实例
public void openCan() {
    canUtil = CanUtils.getInstance();
    canUtil.canOpen("can0","1000000");
    canUtil.canOpen("can1","1000000");
    canUtil.canOpen("can2","1000000");
    ArrayList canList = new ArrayList();
    canList.add("can0");
	canList.add("can1");
	canList.add("can2");
    Executors.newCachedThreadPool().execute(new Runnable() {
        @Override
        public void run() {
            canUtil.canReadBytesDebug(new DataListener() {
                @Override
                public void onData(String data, String canPort, int frameCount) {
                    Log.e(TAG, "canPort == " + canPort + " data == " + data + " frameCount == " + frameCount);
                }
            }, canList);
        }
    });
    //监听3个can口，就将can0,can1,can2都加入canList中
}
 
2. 发送CAN帧 
//CanFrame实体类
public class CanFrame {
    public String canId; //can帧id
    public String data; //can帧数据
    public CanFrame() {
    }
}
 
// 发送代码示例
if (canUtil != null) {
    CanFrame canFrame = makeCanFrame();
    canUtil.canWriteBytesDebug(canFrame,"can0"); // 通过can0口发送
    canUtil.canWriteBytesDebug(canFrame,"can1"); // 通过can1口发送
    canUtil.canWriteBytesDebug(canFrame,"can2"); // 通过can2口发送
}
private CanFrame makeCanFrame() {
    CanFrame canFrame = new CanFrame();
    canFrame.canId = "123";
    canFrame.data = "1122334455667788"
    return canFrame;
}
 
3. 关闭CAN口 
public void closeCan() {
    if (canUtil != null) {
        canUtil.canClose();
    }
    canUtil = null;
}
 
六、参考文档 
https://www.xiaolincoding.com/os/8_network_system/selete_poll_epoll.html#epoll
https://github.com/linux-can/can-utils 
七、附录 
源码见：https://github.com/qilin02811/can_aar

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