本文章学习总结自知乎大 V陈光的《无人驾驶干货铺》专栏，查阅原文请移步这里。
1 正文
实现一个无人驾驶系统，会有几个层级：感知层 → 融合层 → 规划层 → 控制层。更具体一点为：传感器层 → 驱动层 → 信息融合层 → 决策规划层 → 底层控制层。以百度推出的 Apollo 开源的代码为例做 CAN 消息的讲解，我们先看到每一帧的 CAN 消息是如何被定义的：
可以发现，这个名为 CanFrame 的消息结构体中包含 4 个关键信息，分别为：
(1) CAN 消息的 ID 号：uint32_t id
由于 CAN 总线上传播着大量 CAN 消息，因此两个节点进行通信时，会先看 id 号，以确保这是节点想要的 CAN 消息。最初 CAN 消息 id 号的范围是 000-7FF（16 进制数），但随着汽车电控信号的增多，需要传递的消息变多，信息不太够用了，工程师在 CAN 消息基础上，扩展了 id 号的范围，大大增加了 id 号的上限，并将改进后的 CAN 消息称为“扩展帧”，旧版 CAN 消息称为“普通帧”。
(2) CAN 消息的有效长度：uint8_t len
每一帧 CAN 消息最多能够传递 8 个 8 位无符号整形数据，或者说能够传递 8*8 的bool类型的数据，此处的 len 的最大值为 8。
(3) CAN 消息的实际数据：uint8_t data[8]
正如上文所述，每一帧 CAN 消息都至多包含 8*8 个bool类型数据，因此可通过 8*8 的矩阵，可视化 CAN 消息中的 data。如下图所示：
(4) CAN 消息的时间戳：timestamp
时间戳表示收到该 CAN 消息的时刻。通过连续多帧的时间戳，可计算出 CAN 消息的发送周期，也可用于判断 CAN 消息是否被持续收到。
如下图所示，为 Mobileye 提供的车道线的 dbc 文件：
每个信号的具体描述显示在软件右侧，其中与解析直接相关的三个要素已用
绿色框选中：
- Value Type（Unsigned 或 Signed）
某些物理量在描述时是有符号的，例如温度；而有些物理量则是没有符号的，例如曲率。 - Factor 和 Offset
Factor 是倍率，Offset 是偏移量，二者需要参与实际的物理量运算。例如 Lane_Type 和 Quality 信号的 Factor 为 1，Offset 为 0，而其他信号的 Factor 均为小数。
双击 LKA_Left_Lane_A，打开 Layout 页，如下图所示：
将上文所述两图进行叠加，将得到如下图所示的 data 图：
每个信号物理量的计算公式为：
对于 Factor 为 1 的物理量：
由于 Lane_Type 和 Quality 的 Factor 为 1，Offset 为 0，因此十进制值为多少，实际物理量即为多少。从图中可以看出 Quality 信号占据两个位，二进制数 0011，对应的十进制数为：
Lane_Type 占据四个位，二进制数为 0010，对应的十进制数为：
故此帧信号表示此时的左车道线 Lane_Type 值为 2，Quality 值为 3。对于整数值，通信双方可以约定规则，例如 Mobileye 规定：Quality 为 0 或 1 时表示车道线的置信度较低，不推荐使用此时的值；2 表示置信度中等，3 表示置信度较高，可放心使用。
Factor 为小数的物理量：
对于 Factor 不为 1 的物理量，比如 Position，需要使用移位的方法进行解析，但解析公式保持不变。以百度 Apollo 提供的源码为例：
bytes 即为 CAN 消息中的 data，首先将 Position 信号所在的行取出来，将第 1 行的 8 个 bool 值存储在变量 t1 中，将第二行的 8 个 bool 值存储在变量 t0 中。由于在这条 CAN 消息中，Position 同时占据了高 8 位和低 8 位，因此需要将第一行和第二行所有的 bool 位拿来计算，高 8 位存储在 32 位的变量 x 中，低 8 位存储在 32 位的变量 t 中。现在需要将高 8 位和低 8 位拼接，将高 8 位左移 8 位，然后与低 8 位进行求或运算，即可得到 Position 的二进制值。随后进行的左移 16 位，再右移 16 位的操作是为了将 32 位的变量 x 的高 16 位全部初始化为 0（为什么不直接和 0x0000FFFF 进行按位与的操作？）。之后将 x 乘以 Factor 再加上 Offset 即可得到真实的 Position 值，给真实值加上单位 meter，即可获取实际的物理量。VCU、雷达等通过 CAN 总线传递信号，随着 CAN 的负载越来越高，很多传感器使用了其它通信方式，比如激光雷达的点云数据量太过庞大，使用的是局域网通信，而 GPS 和惯导使用的是串口通信。
2 参考
- 无人驾驶技术入门（十一）| 无人驾驶中的 CAN 消息解析
