# QEMU CAN总线 在我的博客《[qemu常用参数选项说明](https://blog.csdn.net/weixin_39871788/article/details/123250595)》中我介绍的一些常用的qemu参数配置，而对于嵌入式开发往往还会涉及到更多形形色色的系统总线和硬件，本文来讲述下使用qemu can总线的用法。 ## qemu参数配置 qemu支持can模拟的硬件不多，如果是官网下载的qemu我这里推荐使用xlnx zynqmp这个board，但是本文这里直接选择我的系列博客《[基于qemu-riscv从0开始构建嵌入式linux系统](https://blog.csdn.net/weixin_39871788/article/details/118469061)》中自制的quard-star板，目前开源在[github](https://github.com/QQxiaoming/quard_star_tutorial)和[gitee](https://gitee.com/QQxiaoming/quard_star_tutorial)上的代码均已支持CAN模拟。 qemu启动参数如下： ``` -M quard-star,canbus=canbus0 -object can-bus,id=canbus0 -object can-host-socketcan,id=socketcan0,if=vcan0,canbus=canbus0 ``` 这里参数设置是将host主机上的can设备与qemu模拟的can设备相连接，如果我们host上没有can设备，则需要创建虚拟的vcan，此处vcan0即为我们需要创建的vcan。 ## vcan0创建 创建config_vcan.sh脚本，内容如下： ```shell #!/bin/bash set -e MODE=\ "config_vcan | \ release_vcan" USER_NAME=$(whoami) USAGE="usage $0 [$MODE] [] " if [ $# == 2 ] ; then CAN_NAME=$1 else CAN_NAME=vcan0 fi config_vcan() { modprobe vcan ip link add dev $CAN_NAME type vcan ip link set up $CAN_NAME } release_vcan() { ip link set down $CAN_NAME ip link delete dev $CAN_NAME } case "$1" in config_vcan) config_vcan ;; release_vcan) release_vcan ;; --help) echo $USAGE exit 0 ;; *) echo $USAGE exit 1 ;; esac ``` 执行sudo ./config_vcan.sh config_vcan就可以成功创建vcan0，如果你想删除这个vcan则只需sudo ./config_vcan.sh release_vcan。 这里稍微解释下，vcan是linux kernel内的一个driver，提供vcan的设备，因此只需要加载该驱动，就可以使用ip link相关命令来配置vcan设备，如同真实物理can设备一样。 完成vcan配置后，输入ifconfig，一切正常就会显示存在以下设备，此时我们就可以启动qemu了。 ```shell vcan0: flags=193 mtu 72 unspec 00-00-00-00-00-00-00-00-00-00-00-00-00-00-00-00 txqueuelen 1000 (未指定) RX packets 0 bytes 0 (0.0 B) RX errors 0 dropped 0 overruns 0 frame 0 TX packets 0 bytes 0 (0.0 B) TX errors 0 dropped 0 overruns 0 carrier 0 collisions 0 ``` ## qemu xlnx-can ip fix 原本此时我们配置好驱动就可以在qemu内的linux系统上使用can总线了，当然你可以裸机自己手写can驱动进行开发，但是我这里实测时发现直接使用linux kerenl的xlnx-can驱动，设备枚举一切正常，但数据会产生错误，经过debug分析最终确认我使用的qemu 7.0.0（截止发文前目前qemu上游mainline依然存在该问题）版本的xlnx-can ip模拟代码可能存在问题，因此这里需要手动修复（如果你使用quard-star则不需要，因为我已经修复它了）。这里描述问题如下： 在测试host上使用vcan与guest上的can通信，结果发现数据包字节序似乎不正确，因此对比kernel内的驱动代码以及qemu的代码发现xlnx的can格式和socket can格式是不匹配的，需要转换，这里阅读《ug1085-zynq-ultrascale-trm.pdf》的Table 20‐3: CAN Message Format就能发现这个问题，奇怪的是qemu-7.0.0/hw/net/can/xlnx-zynqmp-can.c内实现的似乎没有转换xlnx CAN Message Format而是把Socket CAN Format直接转发了，因此导致了错误。我这里添加或修改以下函数，问题得到解决（这里我没有向qemu上游发送patch，因为我不确定是否真实的zynq硬件情况）。 ```c #define XCAN_IDR_IDE_MASK 0x00080000U #define XCAN_IDR_ID1_MASK 0xFFE00000U #define XCAN_IDR_ID2_MASK 0x0007FFFEU #define XCAN_IDR_RTR_MASK 0x00000001U #define XCAN_IDR_SRR_MASK 0x00100000U #define XCAN_IDR_ID1_SHIFT 21 #define XCAN_IDR_ID2_SHIFT 1 #define CAN_SFF_ID_BITS 11 #define CAN_EFF_ID_BITS 29 static uint32_t id_xcan2can(uint32_t id) { uint32_t ret_id = 0; /* Change Xilinx CAN ID format to socketCAN ID format */ if (id & XCAN_IDR_IDE_MASK) { /* The received frame is an Extended format frame */ ret_id = (id & XCAN_IDR_ID1_MASK) >> 3; ret_id |= (id & XCAN_IDR_ID2_MASK) >> XCAN_IDR_ID2_SHIFT; ret_id |= QEMU_CAN_EFF_FLAG; if (id & XCAN_IDR_RTR_MASK) ret_id |= QEMU_CAN_RTR_FLAG; } else { /* The received frame is a standard format frame */ ret_id = (id & XCAN_IDR_ID1_MASK) >> XCAN_IDR_ID1_SHIFT; if (id & XCAN_IDR_SRR_MASK) ret_id |= QEMU_CAN_RTR_FLAG; } return ret_id; } static uint32_t id_can2xcan(uint32_t id) { uint32_t ret_id = 0; if (id & QEMU_CAN_EFF_FLAG) { /* Extended CAN ID format */ ret_id = ((id & QEMU_CAN_EFF_MASK) << XCAN_IDR_ID2_SHIFT) & XCAN_IDR_ID2_MASK; ret_id |= (((id & QEMU_CAN_EFF_MASK) >> (CAN_EFF_ID_BITS - CAN_SFF_ID_BITS)) << XCAN_IDR_ID1_SHIFT) & XCAN_IDR_ID1_MASK; ret_id |= XCAN_IDR_IDE_MASK | XCAN_IDR_SRR_MASK; if (id & QEMU_CAN_RTR_FLAG) ret_id |= XCAN_IDR_RTR_MASK; } else { /* Standard CAN ID format */ ret_id = ((id & QEMU_CAN_SFF_MASK) << XCAN_IDR_ID1_SHIFT) & XCAN_IDR_ID1_MASK; if (id & QEMU_CAN_RTR_FLAG) ret_id |= XCAN_IDR_SRR_MASK; } return ret_id; } static void generate_frame(qemu_can_frame *frame, uint32_t *data) { frame->can_id = id_xcan2can(data[0]); frame->can_dlc = FIELD_EX32(data[1], TXFIFO_DLC, DLC); frame->data[0] = FIELD_EX32(data[2], TXFIFO_DATA1, DB0); frame->data[1] = FIELD_EX32(data[2], TXFIFO_DATA1, DB1); frame->data[2] = FIELD_EX32(data[2], TXFIFO_DATA1, DB2); frame->data[3] = FIELD_EX32(data[2], TXFIFO_DATA1, DB3); frame->data[4] = FIELD_EX32(data[3], TXFIFO_DATA2, DB4); frame->data[5] = FIELD_EX32(data[3], TXFIFO_DATA2, DB5); frame->data[6] = FIELD_EX32(data[3], TXFIFO_DATA2, DB6); frame->data[7] = FIELD_EX32(data[3], TXFIFO_DATA2, DB7); } static void update_rx_fifo(XlnxZynqMPCANState *s, const qemu_can_frame *frame) { bool filter_pass = false; uint16_t timestamp = 0; /* If no filter is enabled. Message will be stored in FIFO. */ if (!((ARRAY_FIELD_EX32(s->regs, AFR, UAF1)) | (ARRAY_FIELD_EX32(s->regs, AFR, UAF2)) | (ARRAY_FIELD_EX32(s->regs, AFR, UAF3)) | (ARRAY_FIELD_EX32(s->regs, AFR, UAF4)))) { filter_pass = true; } /* * Messages that pass any of the acceptance filters will be stored in * the RX FIFO. */ if (ARRAY_FIELD_EX32(s->regs, AFR, UAF1)) { uint32_t id_masked = s->regs[R_AFMR1] & frame->can_id; uint32_t filter_id_masked = s->regs[R_AFMR1] & s->regs[R_AFIR1]; if (filter_id_masked == id_masked) { filter_pass = true; } } if (ARRAY_FIELD_EX32(s->regs, AFR, UAF2)) { uint32_t id_masked = s->regs[R_AFMR2] & frame->can_id; uint32_t filter_id_masked = s->regs[R_AFMR2] & s->regs[R_AFIR2]; if (filter_id_masked == id_masked) { filter_pass = true; } } if (ARRAY_FIELD_EX32(s->regs, AFR, UAF3)) { uint32_t id_masked = s->regs[R_AFMR3] & frame->can_id; uint32_t filter_id_masked = s->regs[R_AFMR3] & s->regs[R_AFIR3]; if (filter_id_masked == id_masked) { filter_pass = true; } } if (ARRAY_FIELD_EX32(s->regs, AFR, UAF4)) { uint32_t id_masked = s->regs[R_AFMR4] & frame->can_id; uint32_t filter_id_masked = s->regs[R_AFMR4] & s->regs[R_AFIR4]; if (filter_id_masked == id_masked) { filter_pass = true; } } if (!filter_pass) { trace_xlnx_can_rx_fifo_filter_reject(frame->can_id, frame->can_dlc); return; } /* Store the message in fifo if it passed through any of the filters. */ if (filter_pass && frame->can_dlc <= MAX_DLC) { if (fifo32_is_full(&s->rx_fifo)) { ARRAY_FIELD_DP32(s->regs, INTERRUPT_STATUS_REGISTER, RXOFLW, 1); } else { timestamp = CAN_TIMER_MAX - ptimer_get_count(s->can_timer); fifo32_push(&s->rx_fifo, id_can2xcan(frame->can_id)); fifo32_push(&s->rx_fifo, deposit32(0, R_RXFIFO_DLC_DLC_SHIFT, R_RXFIFO_DLC_DLC_LENGTH, frame->can_dlc) | deposit32(0, R_RXFIFO_DLC_RXT_SHIFT, R_RXFIFO_DLC_RXT_LENGTH, timestamp)); /* First 32 bit of the data. */ fifo32_push(&s->rx_fifo, deposit32(0, R_TXFIFO_DATA1_DB0_SHIFT, R_TXFIFO_DATA1_DB0_LENGTH, frame->data[0]) | deposit32(0, R_TXFIFO_DATA1_DB1_SHIFT, R_TXFIFO_DATA1_DB1_LENGTH, frame->data[1]) | deposit32(0, R_TXFIFO_DATA1_DB2_SHIFT, R_TXFIFO_DATA1_DB2_LENGTH, frame->data[2]) | deposit32(0, R_TXFIFO_DATA1_DB3_SHIFT, R_TXFIFO_DATA1_DB3_LENGTH, frame->data[3])); /* Last 32 bit of the data. */ fifo32_push(&s->rx_fifo, deposit32(0, R_TXFIFO_DATA2_DB4_SHIFT, R_TXFIFO_DATA2_DB4_LENGTH, frame->data[4]) | deposit32(0, R_TXFIFO_DATA2_DB5_SHIFT, R_TXFIFO_DATA2_DB5_LENGTH, frame->data[5]) | deposit32(0, R_TXFIFO_DATA2_DB6_SHIFT, R_TXFIFO_DATA2_DB6_LENGTH, frame->data[6]) | deposit32(0, R_TXFIFO_DATA2_DB7_SHIFT, R_TXFIFO_DATA2_DB7_LENGTH, frame->data[7])); ARRAY_FIELD_DP32(s->regs, INTERRUPT_STATUS_REGISTER, RXOK, 1); trace_xlnx_can_rx_data(frame->can_id, frame->can_dlc, frame->data[0], frame->data[1], frame->data[2], frame->data[3], frame->data[4], frame->data[5], frame->data[6], frame->data[7]); } can_update_irq(s); } } ``` ## 运行qemu 配置即将在qemu内运行的系统设备树 ``` can: can@1000c000 { compatible = "xlnx,zynq-can-1.0"; status = "disabled"; clock-names = "can_clk", "pclk"; clocks = <&can_clk>, <&pclk>; reg = <0x0 0x1000c000 0x0 0x1000>; interrupt-parent = <&plic>; interrupts = <23>; tx-fifo-depth = <0x40>; rx-fifo-depth = <0x40>; }; ``` 进入系统can初始化成功，然后我们通过终端配置can设备（busybox的ip命令不支持can网络相关设置，需要使用iproute2来交叉编译完整版的ip，在我的项目的target_root_app/build.sh里交叉编译该软件包的脚本，target_root_app/iproute2-5.9.0.tar.gz也在项目内有提供）。 ```shell /sbin/ip link set can0 type can bitrate 1000000 sample-point 0.750 /sbin/ifconfig can0 up ``` 在qemu内系统输入ifconfig，一切正常则会显示 ```shell can0 Link encap:UNSPEC HWaddr 00-00-00-00-00-00-00-00-00-00-00-00-00-00-00-00 UP RUNNING NOARP MTU:16 Metric:1 RX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0 TX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0 collisions:0 txqueuelen:10 RX bytes:0 (0.0 B) TX bytes:0 (0.0 B) Interrupt:41 ``` 现在让我们使用[can-utils](https://github.com/linux-can/can-utils)工具包进行调试，我们在host和guest上均安装该工具，guest上自己需要交叉编译,host可以用apt安装。 此时先在host执行 ```shell candump vcan0 ``` 然后在guest执行 ```shell cansend can0 1807EC0B#1122334455667788 cansend can0 5A1#11.22.33.44.55.66.77.88 ``` 查看host上输出 ```shell vcan0 1807EC0B [08] 11 22 33 44 55 66 77 88 vcan0 5A1 [08] 11 22 33 44 55 66 77 88 ``` 交换host和guest上的命令，可以得到同样的结果，到这里can设备在qemu上的模拟就完成了，此时你可以使用标准的linux网络框架通过can总线在host和guest上交换数据了。当然嵌入式工程师也可以不使用linux kernel的驱动，通过裸机开发驱动发送数据到host上。