Merge branch 'for-linus' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/ieee1394...
[pandora-kernel.git] / Documentation / networking / can.txt
1 ============================================================================
2
3 can.txt
4
5 Readme file for the Controller Area Network Protocol Family (aka Socket CAN)
6
7 This file contains
8
9   1 Overview / What is Socket CAN
10
11   2 Motivation / Why using the socket API
12
13   3 Socket CAN concept
14     3.1 receive lists
15     3.2 local loopback of sent frames
16     3.3 network security issues (capabilities)
17     3.4 network problem notifications
18
19   4 How to use Socket CAN
20     4.1 RAW protocol sockets with can_filters (SOCK_RAW)
21       4.1.1 RAW socket option CAN_RAW_FILTER
22       4.1.2 RAW socket option CAN_RAW_ERR_FILTER
23       4.1.3 RAW socket option CAN_RAW_LOOPBACK
24       4.1.4 RAW socket option CAN_RAW_RECV_OWN_MSGS
25     4.2 Broadcast Manager protocol sockets (SOCK_DGRAM)
26     4.3 connected transport protocols (SOCK_SEQPACKET)
27     4.4 unconnected transport protocols (SOCK_DGRAM)
28
29   5 Socket CAN core module
30     5.1 can.ko module params
31     5.2 procfs content
32     5.3 writing own CAN protocol modules
33
34   6 CAN network drivers
35     6.1 general settings
36     6.2 local loopback of sent frames
37     6.3 CAN controller hardware filters
38     6.4 The virtual CAN driver (vcan)
39     6.5 The CAN network device driver interface
40       6.5.1 Netlink interface to set/get devices properties
41       6.5.2 Setting the CAN bit-timing
42       6.5.3 Starting and stopping the CAN network device
43     6.6 supported CAN hardware
44
45   7 Socket CAN resources
46
47   8 Credits
48
49 ============================================================================
50
51 1. Overview / What is Socket CAN
52 --------------------------------
53
54 The socketcan package is an implementation of CAN protocols
55 (Controller Area Network) for Linux.  CAN is a networking technology
56 which has widespread use in automation, embedded devices, and
57 automotive fields.  While there have been other CAN implementations
58 for Linux based on character devices, Socket CAN uses the Berkeley
59 socket API, the Linux network stack and implements the CAN device
60 drivers as network interfaces.  The CAN socket API has been designed
61 as similar as possible to the TCP/IP protocols to allow programmers,
62 familiar with network programming, to easily learn how to use CAN
63 sockets.
64
65 2. Motivation / Why using the socket API
66 ----------------------------------------
67
68 There have been CAN implementations for Linux before Socket CAN so the
69 question arises, why we have started another project.  Most existing
70 implementations come as a device driver for some CAN hardware, they
71 are based on character devices and provide comparatively little
72 functionality.  Usually, there is only a hardware-specific device
73 driver which provides a character device interface to send and
74 receive raw CAN frames, directly to/from the controller hardware.
75 Queueing of frames and higher-level transport protocols like ISO-TP
76 have to be implemented in user space applications.  Also, most
77 character-device implementations support only one single process to
78 open the device at a time, similar to a serial interface.  Exchanging
79 the CAN controller requires employment of another device driver and
80 often the need for adaption of large parts of the application to the
81 new driver's API.
82
83 Socket CAN was designed to overcome all of these limitations.  A new
84 protocol family has been implemented which provides a socket interface
85 to user space applications and which builds upon the Linux network
86 layer, so to use all of the provided queueing functionality.  A device
87 driver for CAN controller hardware registers itself with the Linux
88 network layer as a network device, so that CAN frames from the
89 controller can be passed up to the network layer and on to the CAN
90 protocol family module and also vice-versa.  Also, the protocol family
91 module provides an API for transport protocol modules to register, so
92 that any number of transport protocols can be loaded or unloaded
93 dynamically.  In fact, the can core module alone does not provide any
94 protocol and cannot be used without loading at least one additional
95 protocol module.  Multiple sockets can be opened at the same time,
96 on different or the same protocol module and they can listen/send
97 frames on different or the same CAN IDs.  Several sockets listening on
98 the same interface for frames with the same CAN ID are all passed the
99 same received matching CAN frames.  An application wishing to
100 communicate using a specific transport protocol, e.g. ISO-TP, just
101 selects that protocol when opening the socket, and then can read and
102 write application data byte streams, without having to deal with
103 CAN-IDs, frames, etc.
104
105 Similar functionality visible from user-space could be provided by a
106 character device, too, but this would lead to a technically inelegant
107 solution for a couple of reasons:
108
109 * Intricate usage.  Instead of passing a protocol argument to
110   socket(2) and using bind(2) to select a CAN interface and CAN ID, an
111   application would have to do all these operations using ioctl(2)s.
112
113 * Code duplication.  A character device cannot make use of the Linux
114   network queueing code, so all that code would have to be duplicated
115   for CAN networking.
116
117 * Abstraction.  In most existing character-device implementations, the
118   hardware-specific device driver for a CAN controller directly
119   provides the character device for the application to work with.
120   This is at least very unusual in Unix systems for both, char and
121   block devices.  For example you don't have a character device for a
122   certain UART of a serial interface, a certain sound chip in your
123   computer, a SCSI or IDE controller providing access to your hard
124   disk or tape streamer device.  Instead, you have abstraction layers
125   which provide a unified character or block device interface to the
126   application on the one hand, and a interface for hardware-specific
127   device drivers on the other hand.  These abstractions are provided
128   by subsystems like the tty layer, the audio subsystem or the SCSI
129   and IDE subsystems for the devices mentioned above.
130
131   The easiest way to implement a CAN device driver is as a character
132   device without such a (complete) abstraction layer, as is done by most
133   existing drivers.  The right way, however, would be to add such a
134   layer with all the functionality like registering for certain CAN
135   IDs, supporting several open file descriptors and (de)multiplexing
136   CAN frames between them, (sophisticated) queueing of CAN frames, and
137   providing an API for device drivers to register with.  However, then
138   it would be no more difficult, or may be even easier, to use the
139   networking framework provided by the Linux kernel, and this is what
140   Socket CAN does.
141
142   The use of the networking framework of the Linux kernel is just the
143   natural and most appropriate way to implement CAN for Linux.
144
145 3. Socket CAN concept
146 ---------------------
147
148   As described in chapter 2 it is the main goal of Socket CAN to
149   provide a socket interface to user space applications which builds
150   upon the Linux network layer. In contrast to the commonly known
151   TCP/IP and ethernet networking, the CAN bus is a broadcast-only(!)
152   medium that has no MAC-layer addressing like ethernet. The CAN-identifier
153   (can_id) is used for arbitration on the CAN-bus. Therefore the CAN-IDs
154   have to be chosen uniquely on the bus. When designing a CAN-ECU
155   network the CAN-IDs are mapped to be sent by a specific ECU.
156   For this reason a CAN-ID can be treated best as a kind of source address.
157
158   3.1 receive lists
159
160   The network transparent access of multiple applications leads to the
161   problem that different applications may be interested in the same
162   CAN-IDs from the same CAN network interface. The Socket CAN core
163   module - which implements the protocol family CAN - provides several
164   high efficient receive lists for this reason. If e.g. a user space
165   application opens a CAN RAW socket, the raw protocol module itself
166   requests the (range of) CAN-IDs from the Socket CAN core that are
167   requested by the user. The subscription and unsubscription of
168   CAN-IDs can be done for specific CAN interfaces or for all(!) known
169   CAN interfaces with the can_rx_(un)register() functions provided to
170   CAN protocol modules by the SocketCAN core (see chapter 5).
171   To optimize the CPU usage at runtime the receive lists are split up
172   into several specific lists per device that match the requested
173   filter complexity for a given use-case.
174
175   3.2 local loopback of sent frames
176
177   As known from other networking concepts the data exchanging
178   applications may run on the same or different nodes without any
179   change (except for the according addressing information):
180
181          ___   ___   ___                   _______   ___
182         | _ | | _ | | _ |                 | _   _ | | _ |
183         ||A|| ||B|| ||C||                 ||A| |B|| ||C||
184         |___| |___| |___|                 |_______| |___|
185           |     |     |                       |       |
186         -----------------(1)- CAN bus -(2)---------------
187
188   To ensure that application A receives the same information in the
189   example (2) as it would receive in example (1) there is need for
190   some kind of local loopback of the sent CAN frames on the appropriate
191   node.
192
193   The Linux network devices (by default) just can handle the
194   transmission and reception of media dependent frames. Due to the
195   arbitration on the CAN bus the transmission of a low prio CAN-ID
196   may be delayed by the reception of a high prio CAN frame. To
197   reflect the correct* traffic on the node the loopback of the sent
198   data has to be performed right after a successful transmission. If
199   the CAN network interface is not capable of performing the loopback for
200   some reason the SocketCAN core can do this task as a fallback solution.
201   See chapter 6.2 for details (recommended).
202
203   The loopback functionality is enabled by default to reflect standard
204   networking behaviour for CAN applications. Due to some requests from
205   the RT-SocketCAN group the loopback optionally may be disabled for each
206   separate socket. See sockopts from the CAN RAW sockets in chapter 4.1.
207
208   * = you really like to have this when you're running analyser tools
209       like 'candump' or 'cansniffer' on the (same) node.
210
211   3.3 network security issues (capabilities)
212
213   The Controller Area Network is a local field bus transmitting only
214   broadcast messages without any routing and security concepts.
215   In the majority of cases the user application has to deal with
216   raw CAN frames. Therefore it might be reasonable NOT to restrict
217   the CAN access only to the user root, as known from other networks.
218   Since the currently implemented CAN_RAW and CAN_BCM sockets can only
219   send and receive frames to/from CAN interfaces it does not affect
220   security of others networks to allow all users to access the CAN.
221   To enable non-root users to access CAN_RAW and CAN_BCM protocol
222   sockets the Kconfig options CAN_RAW_USER and/or CAN_BCM_USER may be
223   selected at kernel compile time.
224
225   3.4 network problem notifications
226
227   The use of the CAN bus may lead to several problems on the physical
228   and media access control layer. Detecting and logging of these lower
229   layer problems is a vital requirement for CAN users to identify
230   hardware issues on the physical transceiver layer as well as
231   arbitration problems and error frames caused by the different
232   ECUs. The occurrence of detected errors are important for diagnosis
233   and have to be logged together with the exact timestamp. For this
234   reason the CAN interface driver can generate so called Error Frames
235   that can optionally be passed to the user application in the same
236   way as other CAN frames. Whenever an error on the physical layer
237   or the MAC layer is detected (e.g. by the CAN controller) the driver
238   creates an appropriate error frame. Error frames can be requested by
239   the user application using the common CAN filter mechanisms. Inside
240   this filter definition the (interested) type of errors may be
241   selected. The reception of error frames is disabled by default.
242   The format of the CAN error frame is briefly decribed in the Linux
243   header file "include/linux/can/error.h".
244
245 4. How to use Socket CAN
246 ------------------------
247
248   Like TCP/IP, you first need to open a socket for communicating over a
249   CAN network. Since Socket CAN implements a new protocol family, you
250   need to pass PF_CAN as the first argument to the socket(2) system
251   call. Currently, there are two CAN protocols to choose from, the raw
252   socket protocol and the broadcast manager (BCM). So to open a socket,
253   you would write
254
255     s = socket(PF_CAN, SOCK_RAW, CAN_RAW);
256
257   and
258
259     s = socket(PF_CAN, SOCK_DGRAM, CAN_BCM);
260
261   respectively.  After the successful creation of the socket, you would
262   normally use the bind(2) system call to bind the socket to a CAN
263   interface (which is different from TCP/IP due to different addressing
264   - see chapter 3). After binding (CAN_RAW) or connecting (CAN_BCM)
265   the socket, you can read(2) and write(2) from/to the socket or use
266   send(2), sendto(2), sendmsg(2) and the recv* counterpart operations
267   on the socket as usual. There are also CAN specific socket options
268   described below.
269
270   The basic CAN frame structure and the sockaddr structure are defined
271   in include/linux/can.h:
272
273     struct can_frame {
274             canid_t can_id;  /* 32 bit CAN_ID + EFF/RTR/ERR flags */
275             __u8    can_dlc; /* data length code: 0 .. 8 */
276             __u8    data[8] __attribute__((aligned(8)));
277     };
278
279   The alignment of the (linear) payload data[] to a 64bit boundary
280   allows the user to define own structs and unions to easily access the
281   CAN payload. There is no given byteorder on the CAN bus by
282   default. A read(2) system call on a CAN_RAW socket transfers a
283   struct can_frame to the user space.
284
285   The sockaddr_can structure has an interface index like the
286   PF_PACKET socket, that also binds to a specific interface:
287
288     struct sockaddr_can {
289             sa_family_t can_family;
290             int         can_ifindex;
291             union {
292                     /* transport protocol class address info (e.g. ISOTP) */
293                     struct { canid_t rx_id, tx_id; } tp;
294
295                     /* reserved for future CAN protocols address information */
296             } can_addr;
297     };
298
299   To determine the interface index an appropriate ioctl() has to
300   be used (example for CAN_RAW sockets without error checking):
301
302     int s;
303     struct sockaddr_can addr;
304     struct ifreq ifr;
305
306     s = socket(PF_CAN, SOCK_RAW, CAN_RAW);
307
308     strcpy(ifr.ifr_name, "can0" );
309     ioctl(s, SIOCGIFINDEX, &ifr);
310
311     addr.can_family = AF_CAN;
312     addr.can_ifindex = ifr.ifr_ifindex;
313
314     bind(s, (struct sockaddr *)&addr, sizeof(addr));
315
316     (..)
317
318   To bind a socket to all(!) CAN interfaces the interface index must
319   be 0 (zero). In this case the socket receives CAN frames from every
320   enabled CAN interface. To determine the originating CAN interface
321   the system call recvfrom(2) may be used instead of read(2). To send
322   on a socket that is bound to 'any' interface sendto(2) is needed to
323   specify the outgoing interface.
324
325   Reading CAN frames from a bound CAN_RAW socket (see above) consists
326   of reading a struct can_frame:
327
328     struct can_frame frame;
329
330     nbytes = read(s, &frame, sizeof(struct can_frame));
331
332     if (nbytes < 0) {
333             perror("can raw socket read");
334             return 1;
335     }
336
337     /* paranoid check ... */
338     if (nbytes < sizeof(struct can_frame)) {
339             fprintf(stderr, "read: incomplete CAN frame\n");
340             return 1;
341     }
342
343     /* do something with the received CAN frame */
344
345   Writing CAN frames can be done similarly, with the write(2) system call:
346
347     nbytes = write(s, &frame, sizeof(struct can_frame));
348
349   When the CAN interface is bound to 'any' existing CAN interface
350   (addr.can_ifindex = 0) it is recommended to use recvfrom(2) if the
351   information about the originating CAN interface is needed:
352
353     struct sockaddr_can addr;
354     struct ifreq ifr;
355     socklen_t len = sizeof(addr);
356     struct can_frame frame;
357
358     nbytes = recvfrom(s, &frame, sizeof(struct can_frame),
359                       0, (struct sockaddr*)&addr, &len);
360
361     /* get interface name of the received CAN frame */
362     ifr.ifr_ifindex = addr.can_ifindex;
363     ioctl(s, SIOCGIFNAME, &ifr);
364     printf("Received a CAN frame from interface %s", ifr.ifr_name);
365
366   To write CAN frames on sockets bound to 'any' CAN interface the
367   outgoing interface has to be defined certainly.
368
369     strcpy(ifr.ifr_name, "can0");
370     ioctl(s, SIOCGIFINDEX, &ifr);
371     addr.can_ifindex = ifr.ifr_ifindex;
372     addr.can_family  = AF_CAN;
373
374     nbytes = sendto(s, &frame, sizeof(struct can_frame),
375                     0, (struct sockaddr*)&addr, sizeof(addr));
376
377   4.1 RAW protocol sockets with can_filters (SOCK_RAW)
378
379   Using CAN_RAW sockets is extensively comparable to the commonly
380   known access to CAN character devices. To meet the new possibilities
381   provided by the multi user SocketCAN approach, some reasonable
382   defaults are set at RAW socket binding time:
383
384   - The filters are set to exactly one filter receiving everything
385   - The socket only receives valid data frames (=> no error frames)
386   - The loopback of sent CAN frames is enabled (see chapter 3.2)
387   - The socket does not receive its own sent frames (in loopback mode)
388
389   These default settings may be changed before or after binding the socket.
390   To use the referenced definitions of the socket options for CAN_RAW
391   sockets, include <linux/can/raw.h>.
392
393   4.1.1 RAW socket option CAN_RAW_FILTER
394
395   The reception of CAN frames using CAN_RAW sockets can be controlled
396   by defining 0 .. n filters with the CAN_RAW_FILTER socket option.
397
398   The CAN filter structure is defined in include/linux/can.h:
399
400     struct can_filter {
401             canid_t can_id;
402             canid_t can_mask;
403     };
404
405   A filter matches, when
406
407     <received_can_id> & mask == can_id & mask
408
409   which is analogous to known CAN controllers hardware filter semantics.
410   The filter can be inverted in this semantic, when the CAN_INV_FILTER
411   bit is set in can_id element of the can_filter structure. In
412   contrast to CAN controller hardware filters the user may set 0 .. n
413   receive filters for each open socket separately:
414
415     struct can_filter rfilter[2];
416
417     rfilter[0].can_id   = 0x123;
418     rfilter[0].can_mask = CAN_SFF_MASK;
419     rfilter[1].can_id   = 0x200;
420     rfilter[1].can_mask = 0x700;
421
422     setsockopt(s, SOL_CAN_RAW, CAN_RAW_FILTER, &rfilter, sizeof(rfilter));
423
424   To disable the reception of CAN frames on the selected CAN_RAW socket:
425
426     setsockopt(s, SOL_CAN_RAW, CAN_RAW_FILTER, NULL, 0);
427
428   To set the filters to zero filters is quite obsolete as not read
429   data causes the raw socket to discard the received CAN frames. But
430   having this 'send only' use-case we may remove the receive list in the
431   Kernel to save a little (really a very little!) CPU usage.
432
433   4.1.2 RAW socket option CAN_RAW_ERR_FILTER
434
435   As described in chapter 3.4 the CAN interface driver can generate so
436   called Error Frames that can optionally be passed to the user
437   application in the same way as other CAN frames. The possible
438   errors are divided into different error classes that may be filtered
439   using the appropriate error mask. To register for every possible
440   error condition CAN_ERR_MASK can be used as value for the error mask.
441   The values for the error mask are defined in linux/can/error.h .
442
443     can_err_mask_t err_mask = ( CAN_ERR_TX_TIMEOUT | CAN_ERR_BUSOFF );
444
445     setsockopt(s, SOL_CAN_RAW, CAN_RAW_ERR_FILTER,
446                &err_mask, sizeof(err_mask));
447
448   4.1.3 RAW socket option CAN_RAW_LOOPBACK
449
450   To meet multi user needs the local loopback is enabled by default
451   (see chapter 3.2 for details). But in some embedded use-cases
452   (e.g. when only one application uses the CAN bus) this loopback
453   functionality can be disabled (separately for each socket):
454
455     int loopback = 0; /* 0 = disabled, 1 = enabled (default) */
456
457     setsockopt(s, SOL_CAN_RAW, CAN_RAW_LOOPBACK, &loopback, sizeof(loopback));
458
459   4.1.4 RAW socket option CAN_RAW_RECV_OWN_MSGS
460
461   When the local loopback is enabled, all the sent CAN frames are
462   looped back to the open CAN sockets that registered for the CAN
463   frames' CAN-ID on this given interface to meet the multi user
464   needs. The reception of the CAN frames on the same socket that was
465   sending the CAN frame is assumed to be unwanted and therefore
466   disabled by default. This default behaviour may be changed on
467   demand:
468
469     int recv_own_msgs = 1; /* 0 = disabled (default), 1 = enabled */
470
471     setsockopt(s, SOL_CAN_RAW, CAN_RAW_RECV_OWN_MSGS,
472                &recv_own_msgs, sizeof(recv_own_msgs));
473
474   4.2 Broadcast Manager protocol sockets (SOCK_DGRAM)
475   4.3 connected transport protocols (SOCK_SEQPACKET)
476   4.4 unconnected transport protocols (SOCK_DGRAM)
477
478
479 5. Socket CAN core module
480 -------------------------
481
482   The Socket CAN core module implements the protocol family
483   PF_CAN. CAN protocol modules are loaded by the core module at
484   runtime. The core module provides an interface for CAN protocol
485   modules to subscribe needed CAN IDs (see chapter 3.1).
486
487   5.1 can.ko module params
488
489   - stats_timer: To calculate the Socket CAN core statistics
490     (e.g. current/maximum frames per second) this 1 second timer is
491     invoked at can.ko module start time by default. This timer can be
492     disabled by using stattimer=0 on the module commandline.
493
494   - debug: (removed since SocketCAN SVN r546)
495
496   5.2 procfs content
497
498   As described in chapter 3.1 the Socket CAN core uses several filter
499   lists to deliver received CAN frames to CAN protocol modules. These
500   receive lists, their filters and the count of filter matches can be
501   checked in the appropriate receive list. All entries contain the
502   device and a protocol module identifier:
503
504     foo@bar:~$ cat /proc/net/can/rcvlist_all
505
506     receive list 'rx_all':
507       (vcan3: no entry)
508       (vcan2: no entry)
509       (vcan1: no entry)
510       device   can_id   can_mask  function  userdata   matches  ident
511        vcan0     000    00000000  f88e6370  f6c6f400         0  raw
512       (any: no entry)
513
514   In this example an application requests any CAN traffic from vcan0.
515
516     rcvlist_all - list for unfiltered entries (no filter operations)
517     rcvlist_eff - list for single extended frame (EFF) entries
518     rcvlist_err - list for error frames masks
519     rcvlist_fil - list for mask/value filters
520     rcvlist_inv - list for mask/value filters (inverse semantic)
521     rcvlist_sff - list for single standard frame (SFF) entries
522
523   Additional procfs files in /proc/net/can
524
525     stats       - Socket CAN core statistics (rx/tx frames, match ratios, ...)
526     reset_stats - manual statistic reset
527     version     - prints the Socket CAN core version and the ABI version
528
529   5.3 writing own CAN protocol modules
530
531   To implement a new protocol in the protocol family PF_CAN a new
532   protocol has to be defined in include/linux/can.h .
533   The prototypes and definitions to use the Socket CAN core can be
534   accessed by including include/linux/can/core.h .
535   In addition to functions that register the CAN protocol and the
536   CAN device notifier chain there are functions to subscribe CAN
537   frames received by CAN interfaces and to send CAN frames:
538
539     can_rx_register   - subscribe CAN frames from a specific interface
540     can_rx_unregister - unsubscribe CAN frames from a specific interface
541     can_send          - transmit a CAN frame (optional with local loopback)
542
543   For details see the kerneldoc documentation in net/can/af_can.c or
544   the source code of net/can/raw.c or net/can/bcm.c .
545
546 6. CAN network drivers
547 ----------------------
548
549   Writing a CAN network device driver is much easier than writing a
550   CAN character device driver. Similar to other known network device
551   drivers you mainly have to deal with:
552
553   - TX: Put the CAN frame from the socket buffer to the CAN controller.
554   - RX: Put the CAN frame from the CAN controller to the socket buffer.
555
556   See e.g. at Documentation/networking/netdevices.txt . The differences
557   for writing CAN network device driver are described below:
558
559   6.1 general settings
560
561     dev->type  = ARPHRD_CAN; /* the netdevice hardware type */
562     dev->flags = IFF_NOARP;  /* CAN has no arp */
563
564     dev->mtu   = sizeof(struct can_frame);
565
566   The struct can_frame is the payload of each socket buffer in the
567   protocol family PF_CAN.
568
569   6.2 local loopback of sent frames
570
571   As described in chapter 3.2 the CAN network device driver should
572   support a local loopback functionality similar to the local echo
573   e.g. of tty devices. In this case the driver flag IFF_ECHO has to be
574   set to prevent the PF_CAN core from locally echoing sent frames
575   (aka loopback) as fallback solution:
576
577     dev->flags = (IFF_NOARP | IFF_ECHO);
578
579   6.3 CAN controller hardware filters
580
581   To reduce the interrupt load on deep embedded systems some CAN
582   controllers support the filtering of CAN IDs or ranges of CAN IDs.
583   These hardware filter capabilities vary from controller to
584   controller and have to be identified as not feasible in a multi-user
585   networking approach. The use of the very controller specific
586   hardware filters could make sense in a very dedicated use-case, as a
587   filter on driver level would affect all users in the multi-user
588   system. The high efficient filter sets inside the PF_CAN core allow
589   to set different multiple filters for each socket separately.
590   Therefore the use of hardware filters goes to the category 'handmade
591   tuning on deep embedded systems'. The author is running a MPC603e
592   @133MHz with four SJA1000 CAN controllers from 2002 under heavy bus
593   load without any problems ...
594
595   6.4 The virtual CAN driver (vcan)
596
597   Similar to the network loopback devices, vcan offers a virtual local
598   CAN interface. A full qualified address on CAN consists of
599
600   - a unique CAN Identifier (CAN ID)
601   - the CAN bus this CAN ID is transmitted on (e.g. can0)
602
603   so in common use cases more than one virtual CAN interface is needed.
604
605   The virtual CAN interfaces allow the transmission and reception of CAN
606   frames without real CAN controller hardware. Virtual CAN network
607   devices are usually named 'vcanX', like vcan0 vcan1 vcan2 ...
608   When compiled as a module the virtual CAN driver module is called vcan.ko
609
610   Since Linux Kernel version 2.6.24 the vcan driver supports the Kernel
611   netlink interface to create vcan network devices. The creation and
612   removal of vcan network devices can be managed with the ip(8) tool:
613
614   - Create a virtual CAN network interface:
615        $ ip link add type vcan
616
617   - Create a virtual CAN network interface with a specific name 'vcan42':
618        $ ip link add dev vcan42 type vcan
619
620   - Remove a (virtual CAN) network interface 'vcan42':
621        $ ip link del vcan42
622
623   6.5 The CAN network device driver interface
624
625   The CAN network device driver interface provides a generic interface
626   to setup, configure and monitor CAN network devices. The user can then
627   configure the CAN device, like setting the bit-timing parameters, via
628   the netlink interface using the program "ip" from the "IPROUTE2"
629   utility suite. The following chapter describes briefly how to use it.
630   Furthermore, the interface uses a common data structure and exports a
631   set of common functions, which all real CAN network device drivers
632   should use. Please have a look to the SJA1000 or MSCAN driver to
633   understand how to use them. The name of the module is can-dev.ko.
634
635   6.5.1 Netlink interface to set/get devices properties
636
637   The CAN device must be configured via netlink interface. The supported
638   netlink message types are defined and briefly described in
639   "include/linux/can/netlink.h". CAN link support for the program "ip"
640   of the IPROUTE2 utility suite is avaiable and it can be used as shown
641   below:
642
643   - Setting CAN device properties:
644
645     $ ip link set can0 type can help
646     Usage: ip link set DEVICE type can
647         [ bitrate BITRATE [ sample-point SAMPLE-POINT] ] |
648         [ tq TQ prop-seg PROP_SEG phase-seg1 PHASE-SEG1
649           phase-seg2 PHASE-SEG2 [ sjw SJW ] ]
650
651         [ loopback { on | off } ]
652         [ listen-only { on | off } ]
653         [ triple-sampling { on | off } ]
654
655         [ restart-ms TIME-MS ]
656         [ restart ]
657
658         Where: BITRATE       := { 1..1000000 }
659                SAMPLE-POINT  := { 0.000..0.999 }
660                TQ            := { NUMBER }
661                PROP-SEG      := { 1..8 }
662                PHASE-SEG1    := { 1..8 }
663                PHASE-SEG2    := { 1..8 }
664                SJW           := { 1..4 }
665                RESTART-MS    := { 0 | NUMBER }
666
667   - Display CAN device details and statistics:
668
669     $ ip -details -statistics link show can0
670     2: can0: <NOARP,UP,LOWER_UP,ECHO> mtu 16 qdisc pfifo_fast state UP qlen 10
671       link/can
672       can <TRIPLE-SAMPLING> state ERROR-ACTIVE restart-ms 100
673       bitrate 125000 sample_point 0.875
674       tq 125 prop-seg 6 phase-seg1 7 phase-seg2 2 sjw 1
675       sja1000: tseg1 1..16 tseg2 1..8 sjw 1..4 brp 1..64 brp-inc 1
676       clock 8000000
677       re-started bus-errors arbit-lost error-warn error-pass bus-off
678       41         17457      0          41         42         41
679       RX: bytes  packets  errors  dropped overrun mcast
680       140859     17608    17457   0       0       0
681       TX: bytes  packets  errors  dropped carrier collsns
682       861        112      0       41      0       0
683
684   More info to the above output:
685
686     "<TRIPLE-SAMPLING>"
687         Shows the list of selected CAN controller modes: LOOPBACK,
688         LISTEN-ONLY, or TRIPLE-SAMPLING.
689
690     "state ERROR-ACTIVE"
691         The current state of the CAN controller: "ERROR-ACTIVE",
692         "ERROR-WARNING", "ERROR-PASSIVE", "BUS-OFF" or "STOPPED"
693
694     "restart-ms 100"
695         Automatic restart delay time. If set to a non-zero value, a
696         restart of the CAN controller will be triggered automatically
697         in case of a bus-off condition after the specified delay time
698         in milliseconds. By default it's off.
699
700     "bitrate 125000 sample_point 0.875"
701         Shows the real bit-rate in bits/sec and the sample-point in the
702         range 0.000..0.999. If the calculation of bit-timing parameters
703         is enabled in the kernel (CONFIG_CAN_CALC_BITTIMING=y), the
704         bit-timing can be defined by setting the "bitrate" argument.
705         Optionally the "sample-point" can be specified. By default it's
706         0.000 assuming CIA-recommended sample-points.
707
708     "tq 125 prop-seg 6 phase-seg1 7 phase-seg2 2 sjw 1"
709         Shows the time quanta in ns, propagation segment, phase buffer
710         segment 1 and 2 and the synchronisation jump width in units of
711         tq. They allow to define the CAN bit-timing in a hardware
712         independent format as proposed by the Bosch CAN 2.0 spec (see
713         chapter 8 of http://www.semiconductors.bosch.de/pdf/can2spec.pdf).
714
715     "sja1000: tseg1 1..16 tseg2 1..8 sjw 1..4 brp 1..64 brp-inc 1
716      clock 8000000"
717         Shows the bit-timing constants of the CAN controller, here the
718         "sja1000". The minimum and maximum values of the time segment 1
719         and 2, the synchronisation jump width in units of tq, the
720         bitrate pre-scaler and the CAN system clock frequency in Hz.
721         These constants could be used for user-defined (non-standard)
722         bit-timing calculation algorithms in user-space.
723
724     "re-started bus-errors arbit-lost error-warn error-pass bus-off"
725         Shows the number of restarts, bus and arbitration lost errors,
726         and the state changes to the error-warning, error-passive and
727         bus-off state. RX overrun errors are listed in the "overrun"
728         field of the standard network statistics.
729
730   6.5.2 Setting the CAN bit-timing
731
732   The CAN bit-timing parameters can always be defined in a hardware
733   independent format as proposed in the Bosch CAN 2.0 specification
734   specifying the arguments "tq", "prop_seg", "phase_seg1", "phase_seg2"
735   and "sjw":
736
737     $ ip link set canX type can tq 125 prop-seg 6 \
738                                 phase-seg1 7 phase-seg2 2 sjw 1
739
740   If the kernel option CONFIG_CAN_CALC_BITTIMING is enabled, CIA
741   recommended CAN bit-timing parameters will be calculated if the bit-
742   rate is specified with the argument "bitrate":
743
744     $ ip link set canX type can bitrate 125000
745
746   Note that this works fine for the most common CAN controllers with
747   standard bit-rates but may *fail* for exotic bit-rates or CAN system
748   clock frequencies. Disabling CONFIG_CAN_CALC_BITTIMING saves some
749   space and allows user-space tools to solely determine and set the
750   bit-timing parameters. The CAN controller specific bit-timing
751   constants can be used for that purpose. They are listed by the
752   following command:
753
754     $ ip -details link show can0
755     ...
756       sja1000: clock 8000000 tseg1 1..16 tseg2 1..8 sjw 1..4 brp 1..64 brp-inc 1
757
758   6.5.3 Starting and stopping the CAN network device
759
760   A CAN network device is started or stopped as usual with the command
761   "ifconfig canX up/down" or "ip link set canX up/down". Be aware that
762   you *must* define proper bit-timing parameters for real CAN devices
763   before you can start it to avoid error-prone default settings:
764
765     $ ip link set canX up type can bitrate 125000
766
767   A device may enter the "bus-off" state if too much errors occurred on
768   the CAN bus. Then no more messages are received or sent. An automatic
769   bus-off recovery can be enabled by setting the "restart-ms" to a
770   non-zero value, e.g.:
771
772     $ ip link set canX type can restart-ms 100
773
774   Alternatively, the application may realize the "bus-off" condition
775   by monitoring CAN error frames and do a restart when appropriate with
776   the command:
777
778     $ ip link set canX type can restart
779
780   Note that a restart will also create a CAN error frame (see also
781   chapter 3.4).
782
783   6.6 Supported CAN hardware
784
785   Please check the "Kconfig" file in "drivers/net/can" to get an actual
786   list of the support CAN hardware. On the Socket CAN project website
787   (see chapter 7) there might be further drivers available, also for
788   older kernel versions.
789
790 7. Socket CAN resources
791 -----------------------
792
793   You can find further resources for Socket CAN like user space tools,
794   support for old kernel versions, more drivers, mailing lists, etc.
795   at the BerliOS OSS project website for Socket CAN:
796
797     http://developer.berlios.de/projects/socketcan
798
799   If you have questions, bug fixes, etc., don't hesitate to post them to
800   the Socketcan-Users mailing list. But please search the archives first.
801
802 8. Credits
803 ----------
804
805   Oliver Hartkopp (PF_CAN core, filters, drivers, bcm, SJA1000 driver)
806   Urs Thuermann (PF_CAN core, kernel integration, socket interfaces, raw, vcan)
807   Jan Kizka (RT-SocketCAN core, Socket-API reconciliation)
808   Wolfgang Grandegger (RT-SocketCAN core & drivers, Raw Socket-API reviews,
809                        CAN device driver interface, MSCAN driver)
810   Robert Schwebel (design reviews, PTXdist integration)
811   Marc Kleine-Budde (design reviews, Kernel 2.6 cleanups, drivers)
812   Benedikt Spranger (reviews)
813   Thomas Gleixner (LKML reviews, coding style, posting hints)
814   Andrey Volkov (kernel subtree structure, ioctls, MSCAN driver)
815   Matthias Brukner (first SJA1000 CAN netdevice implementation Q2/2003)
816   Klaus Hitschler (PEAK driver integration)
817   Uwe Koppe (CAN netdevices with PF_PACKET approach)
818   Michael Schulze (driver layer loopback requirement, RT CAN drivers review)
819   Pavel Pisa (Bit-timing calculation)
820   Sascha Hauer (SJA1000 platform driver)
821   Sebastian Haas (SJA1000 EMS PCI driver)
822   Markus Plessing (SJA1000 EMS PCI driver)
823   Per Dalen (SJA1000 Kvaser PCI driver)
824   Sam Ravnborg (reviews, coding style, kbuild help)