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来源：虹科汽车电子 虹科技术 | PCAN View功能细讲：从实时监测到错误帧分析 原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/yOonZ5NqSCnKjURr9hNC6A 欢迎关注虹科，为您提供最新资讯！ #PCAN #CAN总线 #工业通讯 导读 相信使用过PCAN工具的朋友都知道 虹科PCAN-View这款免费软件 ，它具有直观的用户界面,可以实时监测和分析CAN总线上的数据帧,并提供过滤、发送和报文记录。但你知道吗？它其实不只是简单收发报文，虹科PCAN-View还能 自动检测和报告CAN总线上的错误帧 ,帮助用户快速发现和解决通信问题。 作者| 林茵 无论是在汽车、工业自动化还是嵌入式系统领域, 虹科PCAN-View都是一个功能丰富且广泛应用的工具,为用户 优化CAN总线系统的性能和提升通信的可靠性 提供了极大的帮助。本文带你一起走进这些功能细节，深入了解这款CAN总线监控和分析工具的强大之处。 应用案例一：破坏ACK分隔符和CRC分隔符 使用虹科PCAN-View可用 错误生成器选项卡破坏/更改 CAN 报文的特定位 。首先必须计算 CAN 报文中CRC分隔符的位置，并在错误生成器选项卡中设置Bit Position ——要使用该功能，即需要了解 CAN 协议的原始定义。在计算过程中，请注意不要漏掉任何位。 错误生成器选项卡（拓展知识点） 可用于在连接的 CAN 总线上生成错误帧，只有当虹科PCAN-View连接到兼容CAN FD的PCAN硬件时，错误生成器选项卡才可用。 1、破坏单帧 可以销毁总线上的单个CAN帧。 2、CAN-ID 指定要销毁的 CAN 帧的 ID。 3、销毁多个帧 可以使用此功能重复销毁具有特定 CAN-ID 的 CAN 帧。 4、Bit Position 确定CAN帧内产生错误的位置。 5、Number of Frames to ignore 确定在销毁帧之前连续忽略的 CAN 帧数。 6、Number of Frames to destroy 确定连续销毁的 CAN 帧数。 7、Apply 使用指定参数激活错误发生器。 8、Disable 禁用错误发生器。 9、Do it 如果你按下这个按钮，下一个接收或发送的CAN帧将在选定的位位置被销毁。 应用案例二：记录总线错误帧以便分析 通过虹科PCAN-View记录CAN和CAN FD总线错误帧，用于故障排除、统计分析、系统优化和提高系统可靠性。这有助于确保总线通信的稳定性和正常运行,提高整个系统的性能和可靠性。 故障排除 通过记录错误帧,可以帮助 识别和定位总线通信中的问题 。当出现通信故障时,可以检查记录的错误帧以确定具体的错误类型和发生的时间,从而更快地进行故障排除和修复。 统计分析 通过记录错误帧,可以进行统计分析, 了解总线通信质量和稳定性 。可以统计错误帧的数量、频率和发生位置,以评估总线的性能和健康状况,及时采取措施进行优化和改进。 提高系统可靠性 通过记录错误帧,可以 及时发现总线通信中的潜在问题 ,并采取相应的措施进行修复,从而提高系统的可靠性和稳定性。及时处理错误帧可以避免潜在的故障扩大和影响其他系统组件的正常工作。 数据分析和故障预测 通过长期记录和分析错误帧数据,可以 发现总线通信中的模式和趋势 。这可以帮助预测潜在的故障和问题,并采取预防措施,从而提前避免系统故障和停机时间。 勾选不同选项的具体含义（拓展知识点） Log Data Frames：该选项决定是否记录数据帧 Log RTR：该选项决定是否记录远程传输请求 Log Status Changes：该选项决定是否记录硬件状态变化 Log Error Frames：该选项决定是否记录错误帧 Log Error Counter Changes：该选项决定是否记录错误计数器值的变化 Log Events：该选项决定是否记录事件。例如，即插即用 CAN 硬件插拔时会发生事件 结语 通过本文的详细解析，相信您对虹科PCAN-View的功能和应用有了更加深入的了解。作为一款功能强大的CAN总线监控和分析工具， 虹科PCAN-View不仅能够帮助用户实时监测和分析CAN总线上的数据帧，还能够自动检测和报告错误帧 ，为通信问题的快速发现和解决提供了有力支持。如果您对CAN总线通信有更高的需求，还可以考虑使用我们 功能更为丰富的虹科PCAN-Explorer6软件 ，虹科将持续为您提供优质的技术支持和服务。

一、前言 随着智能制造、工业互联网等新一代信息技术的不断发展，IT和OT融合已成为未来制造业数字化转型的重要趋势。得益于开放的系统架构和创新的软件应用，OT（工业自动化技术）和信息技术（IT）系统之间的数据流不断增加，正飞速地进行融合。 二、挑战 IT和OT融合是制造业数字化转型的一个重要趋势，但这一过程中也存在许多挑战。其中最主要的挑战包括安全风险、标准化问题、数据集成问题、管理体系问题等。这些问题需要通过技术创新与管理创新相结合的方式来逐步克服，例如：采用先进的网络安全技术保护系统安全；推广统一协议和标准以解决标准化问题；使用统一的数据格式进行数据集成；建立科学合理的管理体系支持IT和OT融合等。 只有顺应时代发展潮流，积极应对挑战并不断进行技术与管理创新，才能实现IT和OT融合带来的巨大发展机遇和商业价值，促进制造业的数字化转型。 三、虹科方案 虹科DataHub作为一款 工业自动化的实时中间件 ，通过开放、标准的工业协议提供对 工业数据的安全访问 ，支持用户在世界任何地方实现 OT与IT 系统和其他应用完全 集成 。 1. 方案简介 虹科 DataHub是一种 数据集成 应用平台 ， 它的 主要功能是将来自各种不同来源、格式、协议和存储介质的数据整合到一个中央位置，形成一个单一且统一的数据集。用户借助DataHub可以消除数据孤岛，快速建立完整、准确和实时的数据视图，并利用这些数据进行更深入的分析和决策。同时，DataHub还提供丰富的数据处理、转换和管理功能，方便用户对数据进行 监控分析 ，从而进一步发掘数据价值，促进业务创新和突破。 2. 核心价值点 虹科DataHub允许任何使用受支持协议进行通信的客户端，访问和获取由DataHub聚合的数据子集。 这些受支持的协议包括OPC UA、OPC Classic、Modbus、MQTT、DDE、TCP、ODBC、HTTP和XML等。无论客户端使用何种协议进行通信，DataHub都可以将其与其他协议的数据整合成一个统一的数据集，并为用户提供简便易行的数据处理和管理方式。 虹科DataHub具有高灵活性 ，可以连接各种不同种类和类型的数据源，包括但不限于SQL数据库、自定义程序、嵌入式系统、Microsoft Azure IoT Hub、Google IoT、AWS IoT Core等云平台以及任何标准MQTT客户端或代理。DataHub还支持实时数据历史记录，提供数据传输所需的安全性和稳定性，支持用户能够跟踪和管理其数据的历史记录，并根据需要进行分析和查询。 虹科DataHub致力于将实时数据的应用范围扩展到企业管理层 ，从而更全面、更深入地理解和管理生产线的运行情况。DataHub支持用户将从生产线收集到的实时数据进行处理和分析，帮助企业实现预测性维护、质量控制、流程优化等诸多方面的改进，提高生产效率和降低成本。同时，DataHub还支持与ERP、MES等各类管理系统的数据集成和交换，帮助企业实现从生产到供应链各个环节的数字化智能化管理，并为决策者提供可靠的数据支持。 3. 其他功能 除了之前提到的各种数据源和实时数据历史记录功能，虹科DataHub还提供以下附加功能： 连接Excel电子表格和其他DDE服务器： 用户可以通过DataHub连接到Excel电子表格和其他可用于Dynamic Data Exchange（DDE）的应用程序和软件实现访问或控制它们包含的数据。 电子邮件/SMS通知： DataHub支持事件触发通知功能。当特定事件触发时，DataHub可以通过电子邮件或短信向指定的联系人发送通知，例如报警、错误或状态更改等。 数据冗余： DataHub支持在同一数据源之间进行热备用切换的数据冗余配置，用以确保高可用性和数据的持久性。 相机流式传输系统： DataHub还支持相机流式传输系统，并可以实时处理和显示相机捕获的视频或图像数据，这使得DataHub非常适用于工业自动化、监视和控制等领域。 四、总结 总的来说，DataHub的 统一数据集成 能力是其成功的关键所在，它为企业数据驱动的数字化转型提供了可靠的技术支持和保障 ，协助用户从工业物联网和工业4.0中获得最大的经济和社会价值。

上期文章中给大家介绍了MQTT规范版本5中基础更改的信息和CONNACK返回码，本篇文章我们继续介绍MQTT5协议中的基础更改中其他新功能的细节描述。 01 干净启动 MQTT 3.1.1的其中一个主流功能是MQTT客户端使用 清除会话（cleanSession ），即这些客户端可以通过临时连接的方式订阅消息或根本不订阅消息。当连接到MQTT代理时，客户端必须选择发送一个标注启用或禁用清除会话的CONNECT数据包。 在MQTT客户端使用清除会话后，一旦出现底层TCP连接断开、或客户端决定断开与代理的连接的情况，代理将会丢弃MQTT客户端的所有数据。此外，如果在代理上存在与客户端标识符关联的先前会话，清除会话CONNECT数据包将强制MQTT代理删除历史数据。 在MQTT v5中，客户端可以选择使用 干净启动（Clean Start） （由 CONNECT 消息中的“干净启动”标志指示）。使用这个标志时，代理会丢弃任何以前的会话数据，客户端则会开启新的会话。关闭客户端和服务器之间的 TCP 连接后，会话不会被自动清理。要在客户端断开连接后触发会话删除，必须将“会话到期间隔”的新头字段设置为值 0。 新的 Clean Start 功能简化了 MQTT 的会话处理，因为它提供了更大的灵活性，并且比 cleanSession/持久会话概念更易于实现。使用 MQTT 5，除非“会话到期间隔”为 0，否则所有会话都是持久的。在超时后或客户端使用干净启动重新连接时，将删除会话。 02 额外的MQTT数据包 MQTT 5引入了一个新的MQTT数据包： AUTH数据包 。这个新的数据包对于实现非简单的认证机制非常有用。 AUTH数据包可以在建立连接后由MQTT代理和客户端发送，以使用复杂的质询/响应认证方法（如SASL框架中定义的SCRAM或Kerberos）。也可以用于物联网的最先进的认证方法，如OAuth。这个数据包还允许在不关闭连接的情况下对MQTT客户端进行重新认证。 03 新的数据类型: UTF-8字符串对 自定义报头的出现也需要引入一种新的数据类型： UTF-8字符串对 。这种字符串对本质上是一个键-值结构，键和值都是字符串数据类型，这种数据类型目前只用于自定义报头。 有了这种新的数据类型，MQTT在网络上共有7种不同的数据类型可以使用： Bit Two Byte Integer Four Byte Integer UTF-8 Encoded String Variable Byte Integer Binary Data UTF-8 String Pair 大多数用户通常在其 MQTT 库的 API 中使用二进制数据和 UTF-8 编码字符串。在 MQTT 5 中，UTF-8 字符串对也经常被使用。所有其他数据类型对用户是隐藏的，但会被MQTT客户端和代理制作成网络上有效的MQTT数据包。 04 双向的DISCONNECT数据包 在MQTT 3.1.1中，客户端可以通过在关闭底层TCP连接之前，发送一个 DISCONNECT数据包 来表明它想断开连接。MQTT代理没有办法通知MQTT客户端发生了什么，并且代理将关闭TCP连接。 这一点在新的MQTT5中有所改变，现在允许代理在关闭套接字之前发送一个“MQTT DISCONNECT”包。客户端现在能够解释它被断开连接的原因并采取相应的行动，代理不需要指出确切的原因（例如出于安全原因）。但至少对于开发中的应用来说，这有助于找出代理关闭连接的原因。 当然，DISCONNECT数据包可以携带Reason Codes，所以很容易指出断开连接的原因（例如在无效权限的情况下）。 05 对QoS 1和2的消息不进行重试 MQTT客户端使用常设的TCP（或具有相同保证的类似协议）连接作为基础传输。TCP连接正常时提供双向连接，并且能保证消息符合恰好一次和按顺序传输，因此所有客户端或代理发送的MQTT数据包都会到达另一端。如果TCP连接中断，而消息正在进行时， QoS 1和2会通过多个TCP 连接提供消息传递保证 。 MQTT 3.1.1允许在TCP连接正常时重新交付MQTT消息。实际上，这可能会导致过载的MQTT客户端得到更多的过载。试想一下，一个MQTT客户端从MQTT代理处收到一个消息，需要11秒来处理这个消息（并且在处理后会确认数据包）。现在假设，代理会在10秒的超时后重新发送消息。这种方法没有任何优势，它只是占用了带宽，并加重了MQTT客户端的负荷。 06 使用没有用户名的密码 MQTT 3.1.1要求MQTT客户端在CONNECT数据包中使用密码时要发送一个用户名。对于某些用例来说，如果没有用户名是非常不方便的。使用 OAuth就是一个很好的例子，它使用 JSON Web 令牌作为唯一的身份验证和授权信息。在 MQTT 3.1.1 中使用此类令牌时，经常使用静态用户名，因为唯一的相关信息在密码字段中。 虽然MQTT 5 中有更简便的方式来携带令牌（例如通过 AUTH 数据包），但仍然可以使用 CONNECT 数据包的密码字段。现在，用户只需使用密码字段，不再需要填写用户名。 07 虹科HiveMQ MQTT解决方案 虹科HiveMQ 是一个基于 MQTT 数据传输的通信平台，旨在将数据快速、高效、可靠地传递给连接的物联网设备，HiveMQ 使用 MQTT 协议在设备和企业平台之间进行实时、双向的数据推送。 虹科HiveMQ 的建立是为了解决企业在构建新的物联网应用时面临的一些关键技术挑战，包括： 构建可靠、可扩展的关键业务物联网应用 快速的数据交付，以满足终端用户对响应式物联网产品的期望 通过有效利用硬件、网络和云资源降低运营成本 将物联网数据整合到现有的企业系统中 虹科HiveMQ 提供免费版、专业版、企业版 MQTT Broker 产品，并提供 Kafka、企业安全及 MQTT Broker 桥接三种企业级扩展套件，HiveMQ 还提供高效的 MQTT 客户端及云平台，多方位满足用户需求。

01 协议的基础性变化 MQTT 5是对现有协议规范的重大更新，新版本协议具有以下特征：轻量级、易用性、极强的可扩展性、对移动网络的适用性以及通信参与者的解耦。 02 MQTT仍然是MQTT 如果您熟悉MQTT3.1.1，那么您之前知道的关于MQTT的所有原则和功能同样适用于MQTT v5。不同的是，以往功能的部分细节，如“ Last Will and Testament ”发生了一点变化，某些功能也得到扩展。此外，由 虹科HiveMQ 实现的额外的流行功能，如“ TTL ”或“ 共享订阅 ”被添加到新的规范中。 协议也稍有变化，增加了一个额外的控制包（AUTH）。 但总的来说，MQTT5仍然可以清楚地识别为MQTT。 03 MQTT 头部属性和原因代码 MQTT5最灵活的新功能之一是可以在MQTT头部中添加自定义 键值（key-value） 属性。与HTTP等协议类似，MQTT客户端和代理可以添加任意数量的自定义（或预定义）头部来携带元数据。这种元数据可用于应用程序的特定数据，而预先定义的头部信息被用于实现大多数新的MQTT功能。 许多MQTT数据包现在也包括 原因代码（Reason Codes） 。一个原因代码表明发生了一个预先定义的协议错误。这些原因代码通常是在确认数据包中进行，允许客户端和代理解释错误情况（并有可能解决错误情况）。原因代码有时也被称为 否定确认（Negative Acknowledgements） 。以下MQTT数据包可以携带原因代码： CONNACK PUBACK PUBREC PUBREL PUBCOMP SUBACK UNSUBACK AUTH DISCONNECT 04 CONNACK Return Codes—指示不支持/未实现功能 随着MQTT的普及，许多公司创建并提供了许多MQTT部署。但并非所有的这些实现都是完全兼容MQTT规范的，因为有时候一些功能并没有实现，比如 QoS 2、保留消息 或 持久会话 。值得一提的是，虹科HiveMQ是完全符合MQTT规范的，并且支持所有的功能。 MQTT 5为不完整的MQTT实现提供了一种方法，用来表明该代理不支持特定的功能。客户端的工作是确保不使用不支持的功能。代理的部署是在CONNACK数据包（客户端发送CONNECT数据包后由代理发送）中使用预定义的标头来表明不支持特定的功能。当然，这些标头也可以用来向客户端发送通知，说明它没有使用特定功能的权限。 在MQTT 5中，有以下预定义的头部用于指示未实现的功能（或不允许客户端使用的功能）： 这些返回代码对于在异构环境中沟通各个MQTT客户端的权限具有重要作用。这个新功能的缺点是：MQTT客户端需要自己实现对这些代码的解释，并且需要确保应用程序的程序员仅使用代理支持（客户端有权限）的功能。 虹科HiveMQ 100% 支持所有 MQTT 5 功能 ，因此只有在涉及到部署中的权限时，管理员才会使用这些自定义头文件。 下期文章中，我们将继续给大家介绍MQTT5协议中的基础更改中其他新功能的细节描述。 05 关于虹科 HiveMQ 虹科HiveMQ 是一个基于 MQTT 数据传输的通信平台，旨在将数据快速、高效、可靠地传递给连接的物联网设备，HiveMQ 使用 MQTT 协议在设备和企业平台之间进行实时、双向的数据推送。 虹科HiveMQ 的建立是为了解决企业在构建新的物联网应用时面临的一些关键技术挑战，包括： 构建可靠、可扩展的关键业务物联网应用 快速的数据交付，以满足终端用户对响应式物联网产品的期望 通过有效利用硬件、网络和云资源降低运营成本 将物联网数据整合到现有的企业系统中 虹科HiveMQ 提供免费版、专业版、企业版 MQTT Broker 产品，并提供 Kafka、企业安全及 MQTT Broker 桥接三种企业级扩展套件，HiveMQ 还提供高效的 MQTT 客户端及云平台，多方位满足用户需求。

1 前言 上世纪九十年代，传统OPC通信技术的诞生为不同生产商的工业设备通讯建立一整套开放的接口、属性和方法标准集，进而实现了不同协议设备和上位机之间的通讯。随着工业4.0的快速推进，越来越多的用户希望将设备数据上传到物联网平台实现数据的统筹管理，MQTT作为物联网协议，常常用于物联网平台数据的采集。因此，本文主要介绍如何通过虹科OPC Client for MQTT软件实现OPC DA Server和MQTT Broker之间的数据交互。 2 工具 1. 软件：OPC DA Server 、OPC Client for MQTT、HiveMQ MQTT Broker、MQTT.fx 2. 硬件：1台Windows 10 PC 3 MQTT通信简介 MQTT协议是一种基于发布/订阅（Pub/Sub）模式的“轻量级”通讯协议，作为一种低开销、低带宽占用的即时通讯协议，广泛应用于物联网行业。MQTT协议通信主要由三部分组成，分别为发布端（Publisher）、订阅端（Subscriber）和MQTT Broker。其中，发布端和订阅端通过主题（Topic）来进行数据传输。而且，发布端和订阅端并不是直接相连，而是通过MQTT Broker进行连接，整体的通信架构如下图所示。 当发布端给MQTT Broker发布某个主题的消息后，MQTT Broker会把消息转发给订阅该主题的订阅端，从而实现发布端和订阅端的数据交互。 4 操作步骤 本文使用虹科OPC Client for MQTT采集OPC DA Server数据并且作为MQTT发布端发布数据，使用虹科HiveMQ MQTT Broker作为MQTT Broker，使用MQTT.fx作为MQTT订阅端接收数据。 4.1 OPC DA Server数据添加 1. 打开虹科OPC Client for MQTT软件，点击菜单栏中“OPC Servers”添加OPC DA Server。 2. 选择本地OPC DA Server 注：除了本地OPC DA Server，也支持连接远程OPC DA Server（通信前请配置DCOM），可以在上图中“Remote Connection”配置远程OPC DA Server连接参数。 3. 添加OPC组 （1）右键点击刚添加的OPC DA Server，选择菜单中中“Add Group”添加OPC组。 （2）配置OPC组名称、更新速率、死区（百分比）以及时间偏差等参数。 （3）配置OPC组的读写模式 4. 添加OPC项 （1）右键点击刚添加的OPC组，选择菜单中的“Add Items”添加OPC项。 （2）选择对应的项，直接拖到右边空白处或者右键添加。 （3）至此，完成了OPC DA Server数据的添加 4.2 MQTT发布端发布数据 1.点击菜单栏中“MQTT Agents”添加MQTT发布端 2. 配置MQTT发布端参数 （1）设置发布端名称以及MQTT协议版本。 （2）配置MQTT Broker连接参数、发布主题以及QoS服务等参数。 （3）选择OPC组 （4）点击“Finish”完成MQTT发布端参数配置 （5）右键点击创建的发布端，点击“Start”启动服务。 注：服务启动后，MQTT发布端的颜色由红色变成绿色。 4.3 MQTT订阅端接收数据 1. 打开MQTT.fx软件，配置MQTT Broker连接参数 2. 连接MQTT Broker，配置订阅主题（对应MQTT发布端的发布主题） 3. 点击“Subscribe”接收OPC DA Server数据 4. 至此，完成了OPC DA Server数据的接收 5 总结 虹科OPC Client for MQTT软件操作简单易上手，可以快速帮助用户采集多个OPC DA Server数据，并通过MQTT协议上传到用户的物联网平台或者云平台，进而实现数据的统筹管理。