RT-Thread-基于RT-Thread+RA6M4的虚拟仪器开发:第十一章CAN虚拟仪器设计RT-Thread问答社区

基于RT-Thread+RA6M4的虚拟仪器开发:第十一章CAN虚拟仪器设计

发布于 2022-07-21 12:01:28 浏览：618 订阅该版

[TOC]

[演示视频1.mp4](https://club.rt-thread.org/file_download/bce34ab02b807d3d)
[演示视频2.mp4](https://club.rt-thread.org/file_download/09da965afa0feb66)
# RA6M4 CAN模块介绍
参考`《RA6M4 Group User’s Manual: Hardware》`的`《31. Controller Area Network (CAN) Module》`。

CAN模块符合ISO 11898-1 (CAN 2.0A/CAN 2.0B)标准,具备32个消息邮箱。
最大1Mbps速率。

## 时钟
CANMCLK or PCLKB
我们使用PCLKB
BSP_STARTUP_PCLKB_HZ可以获取时钟
## 引脚
P401作为CTX0,P402作为CRX0
PSEL=10000

![screenshot_image.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20220721/1c617e657c65d8bc7f52725ef17462df.png.webp)
## 模块使能
R_BSP_MODULE_START(FSP_IP_CAN, 0);

CAN属于外设模块B

默认低功耗模块控制CAN模块是禁用的
需要配置MSTPCRB使能 
bit1控制CAN1
bit0控制CAN0
设置为0使能
## 中断

![screenshot_image.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20220721/3415584ca4958234190d3325cf92b040.png.webp)
vector_data.c
g_interrupt_event_link_select中增加
```
            [10] = BSP_PRV_IELS_ENUM(EVENT_CAN0_ERROR),       /*  Error interrupt */
            [11] = BSP_PRV_IELS_ENUM(EVENT_CAN0_FIFO_RX),     /*  Receive FIFO interrupt */
            [12] = BSP_PRV_IELS_ENUM(EVENT_CAN0_FIFO_TX),     /*  Transmit FIFO interrupt */
            [13] = BSP_PRV_IELS_ENUM(EVENT_CAN0_MAILBOX_RX),  /*  Reception complete interrupt */
            [14] = BSP_PRV_IELS_ENUM(EVENT_CAN0_MAILBOX_TX),  /*  Transmission complete interrupt */
```
g_vector_table中增加
```
            [10] = can0_rxerr_isr,  /*  Error interrupt */
            [11] = can0_rxfifo_isr,  /*  Receive FIFO interrupt */
            [12] = can0_txfifo_isr,  /*  Transmit FIFO interrupt */
            [13] = can0_rx_isr,  /*  Reception complete interrupt */
            [14] = can0_tx_isr,   /*  Transmission complete interrupt */
```
vector_data.h
VECTOR_DATA_IRQ_COUNT在原来基础上加5
增加
```
        void can0_rxerr_isr(void);
        void can0_rxfifo_isr(void);
        void can0_txfifo_isr(void);
        void can0_rx_isr(void);
        void can0_tx_isr(void);
```
E:\BOARD\RA6M4\proj\ra6m4\CPKRA6M4\ra\fsp\src\bsp\mcu\all\bsp_arm_exceptions.h中添加
```
    CAN0_RXERR_IRQn       = 10,
    CAN0_RXFIFO_IRQn      = 11,
    CAN0_TXFIFO_IRQn      = 12,
    CAN0_RX_IRQn          = 13,
CAN0_TX_IRQn          = 14,
```

使能中断
```
        NVIC_SetPriority(CAN0_RXERR_IRQn, 2);
        NVIC_EnableIRQ(CAN0_RXERR_IRQn);
        NVIC_SetPriority(CAN0_RXFIFO_IRQn, 2);
        NVIC_EnableIRQ(CAN0_RXFIFO_IRQn);
        NVIC_SetPriority(CAN0_TXFIFO_IRQn, 2);
        NVIC_EnableIRQ(CAN0_TXFIFO_IRQn);
        NVIC_SetPriority(CAN0_RX_IRQn, 2);
        NVIC_EnableIRQ(CAN0_RX_IRQn);
        NVIC_SetPriority(CAN0_TX_IRQn, 2);
        NVIC_EnableIRQ(CAN0_TX_IRQn);
```
## 寄存器
以下大概介绍下寄存器的功能,直到配置什么功能找什么寄存器,具体的位定义查阅手册
CTLR:控制寄存器,配置CAN操作模式，FIFO行为等。
BCR:位时序配置
MKR[k]:接收过滤
MKIVLR:接收过滤使能
AFSR:查询通过接收过滤的邮箱
FIDCRk:FIFO 接收ID比较寄存器
MBj_ID,MBj_DL,MBj_Dm,MBj_TS:收发消息邮箱,分别有ID,长度,数据,时间戳。
MIER,MIER_FIFO:中断使能 普通模式和FIFO
MCTL_TX[j]:发送控制
MCTL_RX[j]:接收控制
RFCR RFPCR TFCR TFPCR:收发缓冲区控制
STR:状态寄存器
MSMR MSSR CSSR:邮箱搜索
EIER:错误中断使能
EIFR ECSR :错误中断标志
RECR,TECR收发错误计数
TSR:时间戳
TCR:测试模式配置

## 配置过程
1.使能模块MSTPCRB
2.配置引脚 P401作为CTX0,P402作为CRX0
3.配置NVIC使能中断
4.配置CAN相关寄存器 
频率
使用PCLKB=50000000 
```
    /* 50000000
     * 5分频 设置值为4  10M 0.1uS
     * tq最多8~25个
     * 500K 2uS  20个tq
     * ss ts1 ts2  sjw
     * 1  14  5    4
     * 注意寄存器值都比设置值小1
     * */
        /* 时序配置
         * reset模式下配置  在进入halt和工作模式前一定要线配置一次有效的BCR 之后就可以在halt模式下配置了，而不需要再在reset模式下配置了
         */
        R_CAN0->BCR_b.CCLKS = 0;    /* 选择PCLK作为时钟源头 */
        R_CAN0->BCR_b.BRP = 4;
        R_CAN0->BCR_b.SJW = 3;
        R_CAN0->BCR_b.TSEG1 = 13;
        R_CAN0->BCR_b.TSEG2 = 4;
```
过滤:
MKRk & 接收ID =  MKRk & MBj_ID 则通过
MKIVLR必须设置为0,即必须使能过滤器,否则数据无法进入到邮箱，
如果不需要过滤可以设置MKRk为0,则任意ID都可以通过.

收
R_CAN0->MCTL_RX_b[i].RECREQ = 1;

发
写邮箱后
R_CAN0->MCTL_TX_b[index].TRMREQ = 1; /* 启动发送 */
## 中断服务函数处理
见代码
注意清除标志的处理
# RA6M4 CAN通讯设计
总的结构体如下,详见代码

![screenshot_image.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20220721/e6f2e18f1f7ca59ccc64db37bc8afbf0.png.webp)
# CAN虚拟仪器设计
## 上位机
https://github.com/qinyunti/arduino-canbus-monitor下下载
CANHackerV2.00.01.exe
双击安装即可

![screenshot_image.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20220721/d32ca868b6a95cd44bd7d453bb3e7f36.png.webp)
## SLCAN协议
开发板和上位机基于SLCAN协议进行通讯。
Slcan接口协议采用ASCII码的方式进行数据交互，所以效率低，并且没有差错控制,没办法分帧,组帧,后面考虑优化为16进制的自定义协议。
参见https://github.com/qinyunti/canable-fw的
README.md

1）关闭can接口
      发送字符“C”。

2） 打开can接口
      发送字符“O”

3） can波特率设置
      发送字符”S”+一个ASCII码数字。具体含义如下：
  
序号
  	波特率（bps）	发送命令
1	10K	“S0”
2	20K	“S1”
3	50K	“S2”
4	100K	“S3”
5	125K	“S4”
6	250K	“S5”
7	500K	“S6”
8	750K	“S7”
9	1M	“S8”
10	83.3K	“S9”

4) 接收数据帧
    数据帧的构成包括：帧类型字符+CANID+数据长度+数据+“\r“
扩展帧： “T1234567890123456789ABCDEF”
帧类型：“T”
         CANid：12345678
             dlc：  9
            data：01 23 45 67 89 AB CD EF

标准帧：“t12340123456789ABCDEF”
帧类型：“t”
         CANid：123
             dlc：  4
            data：01 23 45 67 89 AB CD EF

标准远程帧： “r1234”
帧类型：“r”
         CANid：123
             dlc：  4

扩展远程帧：“R123456789”
帧类型：“R”
         CANid：12345678
             dlc：  9

5）发送数据帧
      格式同接收

SLCAN协议解析代码
见slcan.c

# 基于SLCAN协议的CAN盒子
数据流见`<<RA6M4 CAN通讯设计>>`
代码见`app_cancomu.c,app_uartcomu.c,slcan.c`

### 演示
按照如下接USB转串口线到PC
P304作为RXD6,P305作为TXD6。

打开CANHacker
点击菜单栏的Settings,配置串口

![screenshot_image.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20220721/96c4399b9dbe8c2a9fa1096ad773a6e6.png.webp)

点击菜单栏的Connect

按如下Single Shot发送数据,点击菜单栏Tracer可以看到收到了发送的数据
因为代码中设置了测试模式bsp_can_settest(CAN_ID_0,1,3);
即内部循环CTX发出的数据回环到CRX。当然也可以接其他的CAN设备进行测试。

![screenshot_image.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20220721/342b98b3f2680b30ac1cb8b12c9f3fd4.png.webp)

使能hal_entry的can_tx(CAN_ID_0,&msg,10);可以看到连续的收到数据

![screenshot_image.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20220721/21cfbcfa3f35e11b122820e047c1f7c0.png.webp)

演示视频

[fcfd7e88f034d92a18e95f6667da2a8f.mp4](https://club.rt-thread.org/file_download/2e61a553d266022a)
## 待优化
增加数据分发处理

## 虚拟仪器设计
按照上面过程实际我们已经实现了一个具备使用价值的CAN盒子。我们可以继续扩展下架构更具备可移植性和扩展性。我们专门设置及一个服务端进程去作上述的和下位机通讯的工作,该服务端设置tcp服务,只要有客户端连接tcp则相应的将收到的CAN数据转发到各客户端，而从各客户端收到的数据则转发给RA6M4。这样各个客户端可以实现自己具体的功能,比如实现OBD功能,比如模拟车窗电机,雨刮器等等。这就体现到了虚拟仪器真正是如何虚拟的了。

![screenshot_image.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20220721/1d3213b8d2dca35c3ca34fbddf7aa60a.png.webp)
# 总结
在完成CAN的驱动后,基于现成的SLCAN协议和上位机CANHaker可以快速实现一个CAN总线监视器。各任务之间通讯主要使用了RT-Thread的消息队列等组件。为了优化效率和可移植性后面可以实现自定义协议,并实现C/S设计模式,实现远程连接和多客户端连接。