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憑借實時性、抗干擾性和安全性等優(yōu)點，CAN2.0在工業(yè)及汽車行業(yè)得到了廣泛應用，但其最高速率僅為1Mbit/s，每幀最多只能傳輸8字節(jié)的有效數據，報文中只有約50%的帶寬用于有效數據傳輸。然而隨著產業(yè)的發(fā)展，各種傳感器和控制器數量的增多，總線上的數據量也激增，這使得CAN2.0總線在傳輸速率和帶寬方面的缺點暴露的更加明顯，于是就誕生了CAN-FD。
CAN-FD在傳輸速率和帶寬方面有了明顯的提升，波特率可高達8Mbit/s，每幀可多達64字節(jié)有效數據，傳輸效率可提高至約80%，能夠進一步提高總線的實時性，拓寬總線的數據帶寬，提升總線的傳輸效率。
在飛凌嵌入式OKMX8MP-C開發(fā)板上有兩路CAN-FD，小編今天就基于這款開發(fā)板以處理器的M核與A核各控制一路CAN-FD互相通信為例，從應用角度講述M核和A核如何控制CAN-FD高速通信。 ![]()
飛凌嵌入式OKMX8MP-C開發(fā)板所搭載的NXP i.MX8M Plus處理器具備強悍的性能，集成4個主頻最高可達1.8GHz (工業(yè)級主頻為1.6GHz)的Arm Cortex-A53多任務核和1個Cortex-M7實時核，不管是對數據的高速吞吐、處理，還是復雜的人機交互界面處理，都能從容應對。
01 M核CAN-FD 1. CAN-FD初始化 CAN-FD初始化主要包括總線時鐘，管腳和相應寄存器的初始化。具體如下：
（1）CAN總線時鐘： 現將CAN總線倍頻到800MHz，再10分頻到80MHz。 CLOCK_SetRootMux(kCLOCK_RootFlexCan1, kCLOCK_FlexCanRootmuxSysPll1); // 設置CAN1總線時鐘為800MHz CLOCK_SetRootDivider(kCLOCK_RootFlexCan1, 2U, 5U); // 分頻因子為2*5=10,設置CAN1總線時鐘為80MHz
（2）管腳配置： 選擇CAN1的發(fā)送管腳為32腳，接收管腳為34腳。 IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_SAI2_TXC_CAN1_RX, 0U); // CAN1 RX IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_SAI2_RXC_CAN1_TX, 0U); // CAN1 TX
（3）CAN波特率： CAN-FD支持可變速率，即控制區(qū)和數據區(qū)的波特率可以不一致，控制區(qū)最大為1Mbit/s；數據區(qū)最大為8Mbit/s。后續(xù)程序根據總線時鐘和設置的波特率，分配時段設置的seg1，seg2等數值。 pConfig->bitRate = 1000000U; // CAN-FD控制區(qū)波特率為1Mbit/s pConfig->bitRateFD = 8000000U; // CAN-FD數據區(qū)波特率為8Mbit/s
（4）CAN-FD使能： 除了使能CAN-FD，可變波特率也需要使能，否則數據區(qū)的最大速率和控制區(qū)的速率一樣，最大為1Mbit/s。 base->MCR |= CAN_MCR_FDEN_MASK; // CAN-FD使能 fdctrl |= CAN_FDCTRL_FDRATE_MASK; // 可變波特率使能
（5）關閉自回環(huán)： 如果開啟了自回環(huán)，那么CAN1數據會在芯片內回環(huán)，不會到外部管腳，在程序調試時可以排除外部端子的干擾，但真實應用時，需要關閉自回環(huán)，從外部管腳收發(fā)數據。 pConfig->enableLoopBack = false; // 不回環(huán)，使用外部管腳
（6）幀格式： 本次我們使用11位標準數據幀，小伙伴也在后續(xù)試試擴展幀。需要設置自己的ID，便于總線上其他設備識別。 mbConfig.format = kFLEXCAN_FrameFormatStandard; // 11位標準幀,非擴展幀 mbConfig.type = kFLEXCAN_FrameTypeData; // 數據幀 非遠程幀 mbConfig.id = FLEXCAN_ID_STD(rxIdentifier); // 幀ID 用于區(qū)別總線中不同的設備
（7）接收過濾： 用戶可設置接收過濾規(guī)則，這樣就可以只接收特定幀ID的數據，減少應用處理的數據量。 rxIdentifier = 0;FLEXCAN_SetRxMbGlobalMask(EXAMPLE_CAN, FLEXCAN_RX_MB_STD_MASK(rxIdentifier, 0, 0));//接收所有ID數據
2. CAN-FD收發(fā)流程 本次測試M核做主站，CAN1先發(fā)送一幀包含64字節(jié)數據，A核CAN2收到，將64字節(jié)數據再次發(fā)送，M核CAN1接收。對比發(fā)送和接收的64字節(jié)數據是否一致。重復100次。
（1）CAN-FD發(fā)送數據： EXAMPLE_CAN表示為CAN1，flexcanHandle為CAN實例，包含了發(fā)送接收回調函數，txXfer為要發(fā)送的64字節(jié)數據。 FLEXCAN_TransferFDSendNonBlocking(EXAMPLE_CAN, &flexcanHandle, &txXfer); // CAN-FD發(fā)送數據
（2）CAN-FD接收數據： EXAMPLE_CAN表示為CAN1，flexcanHandle為CAN實例，包含了發(fā)送接收回調函數，rxXfer為接收的64字節(jié)數據。 FLEXCAN_TransferFDReceiveNonBlocking(EXAMPLE_CAN, &flexcanHandle, &rxXfer); // CAN-FD接收函數
（3）接收和發(fā)送數據對比： for (j = 0U; j <= DLC; j++) // 對比收發(fā)數據，不一致打印 { if(txXfer.framefd->dataWord[j] != rxXfer.framefd->dataWord[j]) { LOG_INFO("Data mismatch !!! j=%d \r\n",j); } }
02 A核CAN-FD A核設備樹中保留CAN2，內核解析設備樹在 /dev下生成can0。設置波特率后使能can0節(jié)點，應用程序中open函數打開接口，write函數發(fā)送數據，read函數接收數據。我們把CAN接口的示例已經作為一個跨平臺的綜合演示程序，小伙伴們可以直接加參數調用即可。
1. 分配節(jié)點 （1）M核獨享CAN1，A核獨享CAN2，修改設備樹，在設備樹OK8MP-C.dts中，刪除CAN1設備節(jié)點，保留CAN2設備節(jié)點。編譯新的設備樹；
（2）將生成的OK8MP-C.dtb和Image拷貝至開發(fā)板的 /run/media/mmcblk2p1/ 目錄下，輸入sync命令同步后重啟開發(fā)板；
（3）通過A核串口輸入命令uname -r ，顯示內核版本，將 /lib/modbule目錄下文件夾名稱改為內核版本，這樣才能自動加載模塊生成can0節(jié)點，重啟開發(fā)板。 ![]()
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2. 演示Demo 進程名：can_demo
使用方法：./can_demo設備名 [參數選項]… … ![]()
本次測試接口為can0(對應開發(fā)板CAN2)，控制區(qū)波特率為1Mbit/s，數據區(qū)最大為8Mbit/s，11位標準幀，不過濾幀ID，不主動發(fā)數據，不回環(huán)。因此命令為： ./can_demo can0-b 1000 -fd 8000。
03 程序驗證 1. 硬件連接 使用杜邦線將CAN1和CAN2的can-H短接，同時將can-L短接，注意不要接反。 ![]()
2. M核程序 修改uboot環(huán)境變量設置M核自啟動，同時將M核程序forlinx_m7_tcm_firmware.bin； 放到/run/media/mmcblk2p1/目錄下。詳細操作可看上篇文章《【玩轉多核異構】M核程序的啟動、編寫和仿真》。
3. A核程序 （1）使用串口Xmodem，網絡FTP，SCP，U盤，TF卡等多種方式，將can_demo從電腦拷貝至核心板默認目錄下，輸入以下命令修改權限； chmod 777 can_demo
（2）輸入以下命令，A核應用程序can_demo將設置波特率后打開can0節(jié)點，等待M核發(fā)送的數據，再將接收的數據通過CAN2發(fā)送給M核。 ./can_demo can0 -b 1000 -fd 8000
4. 實際測試 （1）OKMX8MP-C開發(fā)板重新上電后，M核程序啟動，完成CAN1初始化后，在M核調試串口輸出信息，等待按鍵；
（2）在A核調試串口輸入以下命令，CAN2將處于接收的狀態(tài)： ./can_demo can0 -b 1000 -fd 8000
（3）在M核串口按下鍵A或a，M核CAN1發(fā)送64字節(jié)數據，A核CAN2接收數據，并將接收的數據再次發(fā)送，M核CAN1接收后和發(fā)送數據對比，輸出結果。循環(huán)100次；
（4）通過測試可以看到，依托i.MX8M Plus強大的性能，雙核都以8Mbit/s的高速率發(fā)送大量數據，均沒有出現異常。 ![]()
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發(fā)表于 2023-2-17 15:37:08
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