📚 课程目录第4章扩展数据帧发送与接收验证

4. 扩展数据帧发送与接收验证

任务说明

本案例在标准帧基础上，配置CAN节点发送29位标识符的扩展数据帧，接收端通过扩展帧过滤器只接收目标ID，并解析出扩展帧ID与数据。使用Linux SocketCAN（vcan虚拟总线）实现，无需真实硬件即可验证。

环境与依赖

Linux系统，内核已启用SocketCAN（CONFIG_CAN、CONFIG_CAN_VCAN）。
工具：iproute2（提供ip命令）、gcc。
使用vcan0虚拟接口，发送端与接收端在同一总线上运行。

关键点

扩展帧标志：can_id需置CAN_EFF_FLAG，实际ID为低29位。
过滤器：can_filter中can_id同样需带CAN_EFF_FLAG，can_mask用CAN_EFF_MASK | CAN_EFF_FLAG精确匹配扩展ID。
接收端解析时用CAN_EFF_MASK取出真实ID，用CAN_EFF_FLAG判断帧类型。

完整代码

单文件eff_demo.c，包含发送与接收两个角色，通过命令行参数区分。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <net/if.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <sys/socket.h>
#include <linux/can.h>
#include <linux/can/raw.h>

#define EFF_ID 0x18DAF110u   /* 29位扩展ID示例 */

static int open_can(const char *ifname) {
    int s = socket(PF_CAN, SOCK_RAW, CAN_RAW);
    if (s < 0) { perror("socket"); exit(1); }
    struct ifreq ifr;
    strncpy(ifr.ifr_name, ifname, IFNAMSIZ - 1);
    ifr.ifr_name[IFNAMSIZ - 1] = 0;
    if (ioctl(s, SIOCGIFINDEX, &ifr) < 0) { perror("ioctl"); exit(1); }
    struct sockaddr_can addr = {0};
    addr.can_family = AF_CAN;
    addr.can_ifindex = ifr.ifr_ifindex;
    if (bind(s, (struct sockaddr *)&addr, sizeof(addr)) < 0) {
        perror("bind"); exit(1);
    }
    return s;
}

static void do_send(const char *ifname) {
    int s = open_can(ifname);
    struct can_frame f = {0};
    f.can_id = EFF_ID | CAN_EFF_FLAG;   /* 关键：置扩展帧标志 */
    f.can_dlc = 4;
    f.data[0] = 0xDE; f.data[1] = 0xAD;
    f.data[2] = 0xBE; f.data[3] = 0xEF;
    if (write(s, &f, sizeof(f)) != sizeof(f)) { perror("write"); exit(1); }
    printf("sent EFF id=0x%X dlc=%d\n", EFF_ID, f.can_dlc);
    close(s);
}

static void do_recv(const char *ifname) {
    int s = open_can(ifname);
    struct can_filter rflt;
    rflt.can_id   = EFF_ID | CAN_EFF_FLAG;              /* 只收该扩展ID */
    rflt.can_mask = CAN_EFF_MASK | CAN_EFF_FLAG;        /* 精确匹配 */
    setsockopt(s, SOL_CAN_RAW, CAN_RAW_FILTER, &rflt, sizeof(rflt));

    struct can_frame f;
    int n = read(s, &f, sizeof(f));
    if (n != sizeof(f)) { perror("read"); exit(1); }

    if (f.can_id & CAN_EFF_FLAG) {
        unsigned int id = f.can_id & CAN_EFF_MASK;
        printf("recv EFF id=0x%X dlc=%d data=", id, f.can_dlc);
        for (int i = 0; i < f.can_dlc; i++) printf("%02X ", f.data[i]);
        printf("\n");
    } else {
        printf("recv non-EFF frame, ignored\n");
    }
    close(s);
}

int main(int argc, char **argv) {
    if (argc != 3) {
        fprintf(stderr, "usage: %s send|recv ifname\n", argv[0]);
        return 1;
    }
    if (!strcmp(argv[1], "send")) do_send(argv[2]);
    else if (!strcmp(argv[1], "recv")) do_recv(argv[2]);
    else { fprintf(stderr, "unknown role\n"); return 1; }
    return 0;
}

编译与运行

# 1. 建立虚拟CAN总线
sudo modprobe vcan
sudo ip link add dev vcan0 type vcan
sudo ip link set up vcan0

# 2. 编译
gcc -o eff_demo eff_demo.c

# 3. 终端A：启动接收端（阻塞等待）
./eff_demo recv vcan0

# 4. 终端B：发送扩展帧
./eff_demo send vcan0

验证方法与通过条件

发送端输出：sent EFF id=0x18DAF110 dlc=4。
接收端输出：recv EFF id=0x18DAF110 dlc=4 data=DE AD BE EF。
判定通过：接收端打印的ID与发送端一致，且数据字节完全匹配，说明扩展帧ID被正确过滤与解析。
反向验证：将发送端EFF_ID改为其他值（如0x18DAF111）重新编译发送，接收端因过滤器不匹配不会收到该帧，可确认过滤生效。

常见问题

忘记置CAN_EFF_FLAG：帧会以标准帧发出，接收端过滤器不匹配。
过滤器can_mask未包含CAN_EFF_FLAG：可能误收标准帧，需按上文设置。
vcan0未up：bind或write会失败，先执行ip link set up vcan0。