M5Stack的CAN BUS通讯

vany5921

      尝试使用MCP2515使用CAN BUS模块发送和接收以M5Stack Gray内置的IMU数据。CAN（控制器局域网）是一种用于汽车的具有高抗噪性的通信标准。 CAN BUS模块的布线速度最高为1 Mbps，仅需要两条电缆CANH / CANL，因此我认为它实际上很容易用于业余爱好。这次，我尝试使用内置的IMU在CAN上发送和接收带有相对大量信息的数据。

构成：

• M5Stack Gray(IMU消息发送)
• CAN BUS模块1CAN BUS模块2Arduino MegaPC(Processing可视化)
  

对于CAN BUS模块，我使用了在亚马逊上经常看到的两个模块。MCP2515用于CAN控制器，TJA1050用于CAN收发器，并且可以通过SPI与微型计算机连接。 CAN 120Ω终端电阻也可以通过跳线启用。如上所述，所购买的产品配备有8MHz的晶体振荡器。 只要此处的设置正确，就可以与其他CAN BUS模块通信。

M5Stack（发送方）和CAN BUS模块
如下所示进行SPI连接

由于M5Stack的SPI为3.3V类型，因此3.3V也提供给CAN BUS模块。 另外，这次仅从M5Stack侧进行传输，因此没有任何东西连接到INT。 顺便说一句，CS只需要一个数字引脚，但是它将被限制为一个引脚选项，可以通过使用内置LCD和IMU在不产生扬声器大声噪声的情况下使用它。顺便说一句，不要使用不可靠的杜邦线（我在这里花了一个小时）。
Arduino Mega（接收器）和CAN BUS模块
如下所示进行SPI连接

我偶然遇到了一个Arduino Mega，因此尝试使用它，但是我认为Uno没问题（尽管SPI连接发生了变化）。 发送端的M5Stack没有建立INT连接，但是在接收端，它与中断兼容引脚相连。 这是为了在PC端启用中断接收。

程序
CAN_BUS_Shield库用于CAN BUS模块控制程序，M5Stack MPU9250示例用于M5Stack侧IMU控制程序，该程序直接用于处理。

1.M5Stack侧程序
这是M5Stack示例程序（MPU9250BasicAHRS.ino）所做修改的摘录。在此程序中，将从IMU（MPU9250）获取的四元数的4个元素（浮点数）赋予不同的ID，并与时间戳一起发送到CAN。 我不确定该方法是否正确，但是暂时将其作为对向CAN高速数据传输的测试。

1. #define CAN_OUT
   
2. /*CAN settings*/
   
3. #include <mcp_can.h>
   
4. const int SPI_CS_PIN = 5;
   
5. MCP_CAN CAN(SPI_CS_PIN);
   
6. unsigned char stmp[8] = {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0};

复制代码

加载<mcp_can.h>， 不要忘记安装CAN_BUS_Shield库。使用SPI_CS_PIN配置用于SPI器件选择的数字引脚。 在M5Stack的情况下，由于许多引脚与LCD和扬声器等内置设备共享，因此，如果您选择错误，LCD将无法工作或扬声器会发出很大的噪音，这很奇怪。
在stmp [8]上准备了用于发送到CAN的消息缓冲区。* CAN规范的结构为id 11位和数据64位（8字节）。

1. void sendCanMsgFloat(unsigned long id, unsigned long timestamp, float val){
   
2.    union {
   
3.              float f;
   
4.              unsigned char b[4];
   
5.    } ftob;
   
6.   ftob.f = val;
   
7.   union {
   
8.             unsigned long l;
   
9.             unsigned char b[4];
   
10.   } ultob;
    
11.   ultob.l = timestamp;
    
12. 
    
13. stmp[0] = ultob.b[3];
    
14. stmp[1] = ultob.b[2];
    
15. stmp[2] = ultob.b[1];
    
16. stmp[3] = ultob.b[0];   
    
17. stmp[4] = ftob.b[3];
    
18. stmp[5] = ftob.b[2];
    
19. stmp[6] = ftob.b[1];
    
20. stmp[7] = ftob.b[0];
    
21. 
    
22. CAN.sendMsgBuf(id, 0, 8, stmp);
    
23. delay(2);
    
24. }

复制代码

该功能实际上是将数据发送到CAN的功能。 一种数据结构用于将float和unsigned long（假设时间戳记）转换为字节格式。 由于在Arduino上均为32位，因此发送到CAN的数据总计为64位。在字节顺序方面，我更改了顺序，因为Arduino的字节序为Little Endian，而CAN BUS的字节序为Big Endian（网络字节序）。

1. #ifdef CAN_OUT
   
2. while (CAN_OK != CAN.begin(CAN_500KBPS, MCP_8MHz)) {         // init can bus : baudrate = 500k
   
3.      Serial.println("CAN BUS Shield init fail");
   
4.      Serial.println(" Init CAN BUS Shield again");
   
5.      delay(100);
   
6. }
   
7. Serial.println("CAN BUS Shield init ok!");
   
8. #endif //CAN OUTPUT

复制代码

初始化CAN设备。 根据要连接的CAN模块的工作频率设置MCP_8MHz部分。 似乎可以在CAN_BUS_Shield库中选择MCP_16MHz。 此部分中的设置不正确将阻止与其他CAN设备的正常通信。 （在8MHz的情况下，我认为很难进行1Mbps的CAN通信。）CAN_500KBPS部分定义了CAN BUS通信速度。

1. M5.Lcd.setCursor(0,  120);
   
2. M5.Lcd.printf("  q0:% 5.2f qx:% 5.2f qy:% 5.2f qz:% 5.2f \r\n",(*getQ()), (*(getQ() + 1)), (*(getQ() + 2)), (*(getQ() + 3)));//print quaternion

复制代码

我试图在M5Stack的LCD上显示四元数。

1. #ifdef CAN_OUT
   
2.     sendCanMsgFloat(0x01, IMU.count, *getQ());
   
3.     sendCanMsgFloat(0x02, IMU.count, *(getQ() + 1));
   
4.     sendCanMsgFloat(0x03, IMU.count, *(getQ() + 2));
   
5.     sendCanMsgFloat(0x04, IMU.count, *(getQ() + 3));
   
6. #endif

复制代码

使用上述功能，将四元数的每个元素发送给具有不同ID和时间戳的CAN。
打开用opendiff软件，对比修改后的文件。



Arduino Mega程序
Arduino Mega端对从CAN BUS获取的M5Stack IMU数据进行解码，并通过串行通信将其中继到正在处理的查看器。 CAN_BUS_Shield库示例程序receive_check.ino用于CAN的接收部分。

1. /*for processing*/
   
2. uint8_t teapotPacket[14] = { '此功能将解码的IMU四元数信息转换为处理程序可以使用的格式。 我已经在本文中使用过一个。
   
3. [code] //SERIAL.println("-----------------------------");
   
4. //SERIAL.print("Get data from ID: 0x");
   
5. //SERIAL.println(canId, HEX);
   
6. 
   
7. //for (int i = 0; i < len; i++) { // print the data
   
8. //    SERIAL.print(buf[i], HEX);
   
9. //    SERIAL.print("\t");
   
10. //}
    
11. union {
    
12.      float f;
    
13.      unsigned char b[4];
    
14. } ftob;
    
15. if(canId == 1){
    
16.      ftob.b[0] = b  uf[7];
    
17.      ftob.b[1] = buf[6];
    
18.      ftob.b[2] = buf[5];
    
19.      ftob.b[3] = buf[4];
    
20.      q0 = ftob.f;
    
21. }else if(canId == 2){
    
22.      ftob.b[0] = buf[7];
    
23.      ftob.b[1] = buf[6];
    
24.      ftob.b[2] = buf[5];
    
25.      ftob.b[3] = buf[4];
    
26.      q1 = ftob.f;
    
27. }else if(canId == 3){
    
28.      ftob.b[0] = buf[7];
    
29.      ftob.b[1] = buf[6];
    
30.      ftob.b[2] = buf[5];
    
31.      ftob.b[3] = buf[4];
    
32.      q2 = ftob.f;
    
33. }else if(canId == 4){
    
34.      ftob.b[0] = buf[7];
    
35.      ftob.b[1] = buf[6];
    
36.      ftob.b[2] = buf[5];
    
37.      ftob.b[3] = buf[4];
    
38.      q3 = ftob.f;

复制代码

从CAN设备接收到的数据被解码并变成四元数的四个元素。再次，用opendiff复制代码进行对比。




PC端程序
在处理中按原样照搬MPUTeapot.pde 不要指定串行端口。
您会看到M5Stack的物理运动与“Processing”中显示的飞机一起运动。


, 0x02, 0,0, 0,0, 0,0, 0,0, 0x00, 0x00, '\r', '\n' };
int qw, qx, qy, qz;
float q0, q1, q2, q3;

void printProcessing(){
     qw =int(q0 * 16384.0f);
     qx =int(q1 * 16384.0f);
     qy =int(q2 * 16384.0f);
     qz =int(q3 * 16384.0f);

     teapotPacket[2] = highByte(qw);
     teapotPacket[3] = lowByte(qw);
     teapotPacket[4] = highByte(qx);
     teapotPacket[5] = lowByte(qx);
     teapotPacket[6] = highByte(qy);
     teapotPacket[7] = lowByte(qy);
     teapotPacket[8] = highByte(qz);
     teapotPacket[9] = lowByte(qz);
     SERIAL.write(teapotPacket, 14);
     teapotPacket[11]++; // packetCount, loops at 0xFF on purpose
}[/code]此功能将解码的IMU四元数信息转换为处理程序可以使用的格式。 我已经在本文中使用过一个。

1. &nbsp;//SERIAL.println("-----------------------------");
   
2. &nbsp;//SERIAL.print("Get data from ID: 0x");
   
3. &nbsp;//SERIAL.println(canId, HEX);
   
4. 
   
5. &nbsp;//for (int i = 0; i &lt; len; i++) { // print the data
   
6. &nbsp;//    SERIAL.print(buf[i], HEX);
   
7. &nbsp;//    SERIAL.print("\t");
   
8. &nbsp;//}
   
9. &nbsp;union {
   
10. &nbsp; &nbsp; &nbsp;float f;
    
11. &nbsp; &nbsp; &nbsp;unsigned char b[4];
    
12. &nbsp;} ftob;
    
13. &nbsp;if(canId == 1){
    
14. &nbsp; &nbsp; &nbsp;ftob.b[0] = b &nbsp;uf[7];
    
15. &nbsp; &nbsp; &nbsp;ftob.b[1] = buf[6];
    
16. &nbsp; &nbsp; &nbsp;ftob.b[2] = buf[5];
    
17. &nbsp; &nbsp; &nbsp;ftob.b[3] = buf[4];
    
18. &nbsp; &nbsp; &nbsp;q0 = ftob.f;
    
19. &nbsp;}else if(canId == 2){
    
20. &nbsp; &nbsp; &nbsp;ftob.b[0] = buf[7];
    
21. &nbsp; &nbsp; &nbsp;ftob.b[1] = buf[6];
    
22. &nbsp; &nbsp; &nbsp;ftob.b[2] = buf[5];
    
23. &nbsp; &nbsp; &nbsp;ftob.b[3] = buf[4];
    
24. &nbsp; &nbsp; &nbsp;q1 = ftob.f;
    
25. &nbsp;}else if(canId == 3){
    
26. &nbsp; &nbsp; &nbsp;ftob.b[0] = buf[7];
    
27. &nbsp; &nbsp; &nbsp;ftob.b[1] = buf[6];
    
28. &nbsp; &nbsp; &nbsp;ftob.b[2] = buf[5];
    
29. &nbsp; &nbsp; &nbsp;ftob.b[3] = buf[4];
    
30. &nbsp; &nbsp; &nbsp;q2 = ftob.f;
    
31. &nbsp;}else if(canId == 4){
    
32. &nbsp; &nbsp; &nbsp;ftob.b[0] = buf[7];
    
33. &nbsp; &nbsp; &nbsp;ftob.b[1] = buf[6];
    
34. &nbsp; &nbsp; &nbsp;ftob.b[2] = buf[5];
    
35. &nbsp; &nbsp; &nbsp;ftob.b[3] = buf[4];
    
36. &nbsp; &nbsp; &nbsp;q3 = ftob.f;

复制代码

从CAN设备接收到的数据被解码并变成四元数的四个元素。再次，用opendiff复制代码进行对比。




PC端程序
在处理中按原样照搬MPUTeapot.pde 不要指定串行端口。
您会看到M5Stack的物理运动与“Processing”中显示的飞机一起运动。

liaoze22

感谢分享，做的不错！