前言

在本文，我們將介紹如何透過 Microsoft Excel、Notepad，這些工具和 Kvaser提供的免費軟體-CanKing，來捕捉和分析 CAN訊號。

透過使用這種方法來初步分析訊號，工程師或學習者能更了解CAN 和J1939 的內部工作原理，更好地理解.dbc文件，以及其他應用程序如何使用.dbc文件。雖然本文中以J1939信號為例，但這裡使用的方法適用於任何信號的 CAN協議，包括 CANOpen、RVC、NMEA-2000等等。

雖然這裡使用的是Excel和Notepad，但其他Spreadsheet和文本編輯器程序可以同樣完成此類任務。

缺點是此方法有很大的局限性，功能遠不及CAN專用軟體。在面對診斷報文、Transport Protocol幀和多路復用數據幀的情況下，訊號分析會變得複雜化。因此，在這些情況下，用戶還是需要專門的 CAN分析工具，以正確地分析數據流中的信號。

應用此方法的必要條件:

✔️能夠以十六進位或十進位格式獲取原始 CAN數據，並將該數據轉換到.txt文件中，通過Kvaser的 CanKing軟體顯示。

✔️具備Microsoft Excel 或類似軟體，對如何在spread sheet軟體中使用篩選功能有基本了解。

✔️了解要查看什麼數據、.dbc文件或限定說明，在 CAN幀中查找你需要的信號，並知道該信號在報文中是如何格式化的。

具體操作步驟:

1️⃣通過 CanKing獲取數據，並用 Notepad保存到一個文本文件中

2️⃣打開 Excel，把數據導入 Excel

3️⃣將數據格式轉化為不同的列

4️⃣篩選數據以找到你需要的 CAN幀

5️⃣分離要分析的數據字節

6️⃣將數據轉換為圖形格式

7️⃣創建一個圖表來顯示你需要的信號

01 通過CanKing 獲取和保存數據

如果要採集J1939數據，你需要 Select Formatters（選擇格式程序）對話框，並選擇 J1939 Formatter，方法是將此格式化程序放在對話框的 Active Formatters （活躍格式程序）部分，並勾選它旁邊的小方框。

會讓數據格式化，如圖2所示。當連接到 CAN總線並能看到數據時，可以通過 Log To Text File (記錄到文本文件)窗口，來啟動和停止數據記錄，然後將文件保存到項目工作目錄中。

圖 1 顯示 Kvaser CanKing的 Log To Text File 對話框，可讓用戶獲取所需要分析的數據。確認是否連接到 CAN總線，透過選擇 Kvaser CanKing主窗口中的 Start Run 鍵，可以在CanKing中查看數據，並在 CanKing的 Output Window 中將顯示你所需要的數據。

當你利用文本編輯器查看數據，如 NotePad，該數據將會如下所示:

在這例子中，所有的 CAN幀都有8個數據字節。要分析的信號是一個10毫秒的周期性信號，並用圖表繪製幾秒鐘時長的數據。此時，你應該要將分析的數據保存在你的電腦工作目錄中的.txt文件中。

02 把數據導入Excel

這一步的目標是把你的數據加入 Excel，就可以用篩選功能來處理它們，並篩選出要分析的數據。如果其他電子表格應用程式具有類似 Excel的篩選器、函數和繪圖能力，也可以來做使用。

先打開 Microsoft Excel 的空白表格，選擇資料夾→Open → Browse。在

導航框的右下角，選擇 All Files (.)（所有文件），以打開.txt文件。搜索你的工作目錄，找到並選擇你在上面的步驟1中創建的.txt文件。你的顯示屏將基本如下圖所示：

選擇你在步驟1中創建的那個.txt文件並打開。

03 將數據格式轉換成不同的列

當你選擇了你的.txt文件並在 Excel裡打開它，將會看到圖4 所示的 Text Import Wizard（文本導入嚮導）。不管如何將CAN數據導入Excel，都必須編輯你的數據和/或標題，以視覺化圖表的方式呈現。

以下能幫助你快速地把.txt數據轉為 Excel格式：

1️⃣在Choose the file type that best describes your data(選擇最適合你的數據的文件類型）下面：選擇 Delimited(已定界限)。

2️⃣在 Start import at row (開始導入行)一行旁邊: 選擇包含第一行的CAN數據；在這範例中是第二行。

3️⃣點擊 Next >.

4️⃣在 Delimiters 下面的第二個方框內選擇 Space.

5️⃣點擊 Next >.

6️⃣點擊 Finish

將 Excel工作表打開，並以多列顯示你的 CAN幀，分別顯示標識符、Flag、DLC和數據字節，還有時間列和方向列。如果你讓每列的標題位於數據上方，請確保列標題與數據正確對應。有時在轉換過程中，列標題會錯位1-2列。(建議加上標題)

我使用的列標題是 Type, Ch, Pri, PGN, SA/DA, DLC, D1, D2, D3, D4, D5, D6, D7, D8, Time, 和 Dir。下面是添加列標題後，工作表的前幾行如圖所示:

數據僅包含8個字節的幀，所以所有數據都在第一行標題的下方。如果你的數據中有一些幀帶有不同的DLC數據鏈路連接器，數據可能就會更複雜些。不用擔心，因為一次只繪製一個PGN。

04 篩選數據，查找有意義的CAN幀

此步驟必須知道想查找的數據為何，以及這些數據在 CAN幀中的位置。在 J1939以及其他 CAN的協議中，CAN幀的數據通常傳輸多個信號，並且不同的協議會以不同的方式命名報文和信號。在J1939通訊中，信號是對SP或可疑參數的非正式稱呼。

在示例中，將分析一個 Engine Speed( 發動機轉速)的信號。此信號的詳細資訊可在 SAE J1939DA 的數字附件(即Digital Annex)中看到。

Engine Speed 標識為SPN 190，下面圖表顯示數字附件中的詳細資訊：

如果以前未使用過 Excel中的 Filters (篩選)，請點擊 Excel頂部的 Data tap，然後找到 Filter。選取數據的第一行(標題行)，然後選擇篩選功能，你將看到工作表每一列的第一行都有小方框，每個方框裡都有一個向下的箭頭。選擇PGN列上的箭頭，你將看到一個方框，如圖7所示。

不要選擇Select All(全選框)，只要選擇需要篩選的報文，本次範例為0F004 。

選擇 OK後，就會對你想查看的數據進行篩選。現在工作表僅顯示你選擇的 CAN幀圖表 – 它們包含SPN 190，發動機轉速運息的報文。

05 分離出需要分析的數據字節

工作表僅顯示你選擇的CAN幀數據，現在來梳理出我們想要的訊號。

返回到表1，我們可以看到 Engine Speed 是在位置4和位置5的雙字節信號(D4列和D5列)。由於這是雙字節信號，在對此數據進行任何運算之前，我們必須考慮字節順序。

圖8顯示了我們篩選出來一部份的數據，D4和D5以黃色突出顯示。只要看這些數據，很容易就看出字節順序。我們可以看到，最低有效字節在D4中且被首先傳輸，主要的原因是它是變化最大的字節，而且我們可以看到，當它在變化時，D5被推高了1。

如果查看圖8中的第一行數據，並看到 Engine Speed 作為單位數，則可以將發動機轉速的十六進制值寫為0x1466。在 CAN總線採集的數據中分離出 PN 190。並顯示在 D4和 D5列中，即PGN 0x0F004或PGN 61444。

在某些情況下，有些 SPN小於一個字節，它們與同一字節中的其他SPN組合在一起。這時就必須使用更多 Excel功能，如屏蔽和移位。

工作表提供許多數學函數，可通過客製化的方式去處理數據，依照自己的習慣方式來製作數據圖表。

06 將數據轉換為圖表模式

在繪製圖表之前，必須考慮的剩下的分辨率和偏移量。 Resolution (分辨率)是 SAE J1939DA中使用的術語，指要用於信號表述的比例因素並用易懂的方式顯示。

如果你使用的是 Kvaser Database Editor 3 軟體，要從一個.dbc文件中提取此資訊，要使用的術語是 Factor 。顯示分辨率等於0.125rpm/位，偏移量等於零。按以下步驟，用初始數據以RPM計算發動機轉速：

1️⃣將兩個字節的SPN 190轉換為一個十進位數，如 0x1466 = 5,222。

2️⃣這個數字乘以分辨率 – 或者稱之為縮放比例: (5,222 bits) x (0.125 rpm/bit) = 652.75 rpm

3️⃣加上偏移量，這裡偏移量為零，所以結果值為652.75 rpm

利用工作表，可以輕鬆統計要繪製的信號樣本。首先要做的是在D5列的右側添加一個空白列。有了此列，就可以通過上述步驟，用它來計算RPM。

如果不清楚此步驟，必須先去了解 Excel的函數功能，此方法是去一個空白單元格並鍵入“=”，然後單擊菜單欄的 fx。因數據在 J和 K列中，所以要在標題行下方新一列中的第一個小方框輸入函數：

=HEX2DEC(CONCAT(K3,J3))*0.125

以正確的順序連接兩個字節的數據（首先是K3，然後是J3），從十六進位轉換為十進位，再乘以我們的縮放值。

07 創建圖表來展示數據

我們只需要使用 Excel的繪圖函數來繪製數據圖表。要繪製圖形的列是你使用 concatenate (CONCAT)函數和十六進位到十進位(HEX2DEC)轉換函數創建的列。

你可以選擇在步驟6中創建一整個列，也可以只選擇其中的一部分。接下來，從菜單欄中選擇 Insert (插入)，選擇Insert Line 或 Area Chart (插入折線圖或面積圖)，ㄐ又能顯示出你要的圖表。生成的圖表如圖9所示:

此圖為SPN 190，工作表提供有用的函數和方法來創建圖形，並通過Insert Line or Area Cart 創建此圖，以多種的方式來顯示不同的訊號，這些步驟可以幫助工程師或技師，利用函數來分析CAN總線的數據。

結語

本文使用非專門軟體工具，來輔助理解CAN數據流中訊號的方法，希望透過此方法幫助你更輕鬆了解CAN數據如何分析。

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