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【NuMaker-M2354试用】CAN 总线通信功能评测

发布于 2021-12-08 11:50:59 浏览：1160 订阅该版

[tocm]

### 0. 需要准备的软件
[NuTool-PinConfigure_V1.23.0013](https://www.nuvoton.com.cn/resource-download.jsp?tp_GUID=SW1320200319135912) 用于配置GPIO引脚复用
[NuTool-ClockConfigure_V1.06.0007](https://www.nuvoton.com/resource-download.jsp?tp_GUID=SW1320200930114649) 用于配置芯片时钟树

### 1. 功能模块的硬件介绍
使用了TJA1050作为CAN收发器，具体硬件介绍详见我的另一篇文章[【NuMaker-M2354试用】CAN总线开发与测试分享【硬件篇】](https://club.rt-thread.org/ask/article/3194.html)
硬件连接如下图所示：
![image.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20211208/8707f8d392427022f140528a543db942.png.webp)

目前，RTT中未开启CAN功能，需要手动开启CAN功能。
第一步，配置CAN引脚
打开NuTool-PinConfigure工具，打开引脚复印配置文件，配置文件路径为：rt-thread\\bsp\\nuvoton\\numaker-m2354\\board\\NuPinConfig\\nutool_pincfg.cfg
![image.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20211208/d9642502edec08b1efe464e6e1e0ffa1.png)
![image.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20211208/4dbb6f407fad45d44b203dcacb14ecf3.png)
使用PA4和PA5作为CAN0接口，设置如下图。
![image.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20211208/73b927399c6f91abedf4f3635a0d01b6.png.webp)
最关键的一步来了，生成C语言源代码，点击工具栏第三个按键，如下图所示。
![image.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20211208/c9fb7d10b5385900fdf8dc0ddbbf978c.png.webp)
把生成的相关文件替换掉`rt-thread\\bsp\\nuvoton\\numaker-m2354\\board\\NuPinConfig`目录下的文件，到此完成了CAN硬件接口的复用配置工作，进入到RTT配置阶段。
第二步，开启RTT的CAN功能
使用ENV打开menuconfig配置界面
进入Hardware Drivers Config → On-chip Peripheral DriversEnable页面，选中CAN相关的接口
![image.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20211208/60036ab7cbeed68d41eca88b3a662e68.png)
![image.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20211208/3d467b28c43c6aa2afb1b98d5be9f8eb.png)
开启RTT 的CAN 驱动。
进入RT-Thread Components → Device Drivers界面
![image.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20211208/99688c9ebe1560eb7f8c75ef6a52326b.png)
保存配置，然后生成MDK工程
```c
scons --target=mdk5
```
到此软件配置结束。
### 2.软件编写
先来一个通用的CAN测试程序，开始努力爬坑。
```c
/**************************************************************************//**
*
* @copyright (C) 2019 Nuvoton Technology Corp. All rights reserved.
*
* SPDX-License-Identifier: Apache-2.0
*
* Change Logs:
* Date            Author       Notes
* 2020-8-26       Wayne        First version
*
******************************************************************************/

#include <rtconfig.h>
#include <rtdevice.h>
#include <drv_gpio.h>

/* defined the LEDR pin: PD3 */
#define LEDR   NU_GET_PININDEX(NU_PD, 3)

int main(int argc, char **argv)
{
#if defined(RT_USING_PIN)
    int counter = 100;
    /* set LEDR pin mode to output */
    rt_pin_mode(LEDR, PIN_MODE_OUTPUT);

while (counter--)
    {
        rt_pin_write(LEDR, PIN_HIGH);
        rt_thread_mdelay(500);
        rt_pin_write(LEDR, PIN_LOW);
        rt_thread_mdelay(500);
    }
#endif
    return 0;
}

#define USING_NUVOTON_HW_CAN_TXRX 1

///////////////////////////////////////////////////////
#if USING_NUVOTON_HW_CAN_TXRX
#include "NuMicro.h"
//CAN0初始化
void CAN0_Init(uint32_t u32BaudRate, uint32_t u32Mode)
{
	CLK->APBCLK0 |= CLK_APBCLK0_CAN0CKEN_Msk;
	CAN_Open(CAN0,u32BaudRate, u32Mode);
}

//CAN0发送数据帧
int CAN0_TX_FRAME(STR_CANMSG_T *TX_MSG)
{
	if(TX_MSG==NULL) return -1;
	if(CAN_BasicSendMsg(CAN0,TX_MSG)==TRUE) return 1;
	return 0;
}

//CAN0接收数据帧
int CAN0_RX_FRAME(STR_CANMSG_T *RX_MSG)
{
	if(RX_MSG==NULL) return -1;
	if(CAN_BasicReceiveMsg(CAN0,RX_MSG)==TRUE)
	{
		CAN0->IF[1].MCON = 0;
		return 1;
	}
	return 0;
}

void show_msg(STR_CANMSG_T *msg)
{
	int i=0;
	rt_kprintf("[ID:%x]  ", msg->Id);
    for (i = 0; i < msg->DLC; i++)
    {
		rt_kprintf("%2x ", msg->Data[i]);
    }
	rt_kprintf("\n\r");
}

static void can_rx_thread(void *parameter)
{
	STR_CANMSG_T RX_MSG;
	CAN0_Init(500000,CAN_BASIC_MODE);
	while(1)
	{
		if(CAN0_RX_FRAME(&RX_MSG))
		{
			show_msg(&RX_MSG);
			CAN0_TX_FRAME(&RX_MSG);
		}
		else
		{
			rt_thread_delay(2);
		}
	}
}

int can_sample(int argc, char *argv[])
{
		
    struct rt_can_msg msg = {0};
    rt_err_t res;
    rt_size_t  size;
    rt_thread_t thread;

/* 创建数据接收线程 */
    thread = rt_thread_create("can_rx", can_rx_thread, RT_NULL, 1024, 25, 10);
    if (thread != RT_NULL)
    {
        rt_thread_startup(thread);
    }
    else
    {
        rt_kprintf("create can_rx thread failed!\n");
    }
    return res;
}
/* 导出到 msh 命令列表中 */
MSH_CMD_EXPORT(can_sample, can device sample);
///////////////////////////////////////////////////////
#else
////////////////////////////////////////////
/*
 * 程序清单：这是一个 CAN 设备使用例程
 * 例程导出了 can_sample 命令到控制终端
 * 命令调用格式：can_sample can1
 * 命令解释：命令第二个参数是要使用的 CAN 设备名称，为空则使用默认的 CAN 设备
 * 程序功能：通过 CAN 设备发送一帧，并创建一个线程接收数据然后打印输出。
*/

#include <rtthread.h>
#include "rtdevice.h"

#define CAN_DEV_NAME       "can0"      /* CAN 设备名称 */

static struct rt_semaphore rx_sem;     /* 用于接收消息的信号量 */
static rt_device_t can_dev;            /* CAN 设备句柄 */

/* 接收数据回调函数 */
static rt_err_t can_rx_call(rt_device_t dev, rt_size_t size)
{
    /* CAN 接收到数据后产生中断，调用此回调函数，然后发送接收信号量 */
    rt_sem_release(&rx_sem);

return RT_EOK;
}

static void can_rx_thread(void *parameter)
{
    int i;
    rt_err_t res;
    struct rt_can_msg rxmsg = {0};

/* 设置接收回调函数 */
    rt_device_set_rx_indicate(can_dev, can_rx_call);

#ifdef RT_CAN_USING_HDR
    struct rt_can_filter_item items[5] =
    {
        RT_CAN_FILTER_ITEM_INIT(0x100, 0, 0, 1, 0x700, RT_NULL, RT_NULL), /* std,match ID:0x100~0x1ff，hdr 为 - 1，设置默认过滤表 */
        RT_CAN_FILTER_ITEM_INIT(0x300, 0, 0, 1, 0x700, RT_NULL, RT_NULL), /* std,match ID:0x300~0x3ff，hdr 为 - 1 */
        RT_CAN_FILTER_ITEM_INIT(0x211, 0, 0, 1, 0x7ff, RT_NULL, RT_NULL), /* std,match ID:0x211，hdr 为 - 1 */
        RT_CAN_FILTER_STD_INIT(0x486, RT_NULL, RT_NULL),                  /* std,match ID:0x486，hdr 为 - 1 */
        {0x555, 0, 0, 1, 0x7ff, 7,}                                       /* std,match ID:0x555，hdr 为 7，指定设置 7 号过滤表 */
    };
    struct rt_can_filter_config cfg = {5, 1, items}; /* 一共有 5 个过滤表 */
    /* 设置硬件过滤表 */
    res = rt_device_control(can_dev, RT_CAN_CMD_SET_FILTER, &cfg);
    RT_ASSERT(res == RT_EOK);
#endif

while (1)
    {
        /* hdr 值为 - 1，表示直接从 uselist 链表读取数据 */
        rxmsg.hdr = -1;
        /* 阻塞等待接收信号量 */
        rt_sem_take(&rx_sem, RT_WAITING_FOREVER);
        /* 从 CAN 读取一帧数据 */
        rt_device_read(can_dev, 0, &rxmsg, sizeof(rxmsg));
        /* 打印数据 ID 及内容 */
        rt_kprintf("ID:%x", rxmsg.id);
        for (i = 0; i < 8; i++)
        {
            rt_kprintf("%2x", rxmsg.data[i]);
        }

rt_kprintf("\n");
    }
}

int can_sample(int argc, char *argv[])
{
    struct rt_can_msg msg = {0};
    rt_err_t res;
    rt_size_t  size;
    rt_thread_t thread;
    char can_name[RT_NAME_MAX];

if (argc == 2)
    {
        rt_strncpy(can_name, argv[1], RT_NAME_MAX);
    }
    else
    {
        rt_strncpy(can_name, CAN_DEV_NAME, RT_NAME_MAX);
    }
    /* 查找 CAN 设备 */
    can_dev = rt_device_find(can_name);
    if (!can_dev)
    {
        rt_kprintf("find %s failed!\n", can_name);
        return RT_ERROR;
    }

/* 初始化 CAN 接收信号量 */
    rt_sem_init(&rx_sem, "rx_sem", 0, RT_IPC_FLAG_FIFO);

/* 以中断接收及发送方式打开 CAN 设备 */
	res = rt_device_open(can_dev, RT_DEVICE_FLAG_INT_TX | RT_DEVICE_FLAG_INT_RX);
	RT_ASSERT(res == RT_EOK);

/* 设置 CAN 通信的波特率为 500kbit/s*/
	res = rt_device_control(can_dev, RT_CAN_CMD_SET_BAUD, (void *)CAN500kBaud);
	RT_ASSERT(res == RT_EOK);

/* 设置 CAN 的工作模式为正常工作模式 */
	res = rt_device_control(can_dev, RT_CAN_CMD_SET_MODE, (void *)RT_CAN_MODE_NORMAL);
	RT_ASSERT(res == RT_EOK);
	
    /* 创建数据接收线程 */
    thread = rt_thread_create("can_rx", can_rx_thread, RT_NULL, 1024, 25, 10);
    if (thread != RT_NULL)
    {
        rt_thread_startup(thread);
    }
    else
    {
        rt_kprintf("create can_rx thread failed!\n");
    }

msg.id = 0x78;              /* ID 为 0x78 */
    msg.ide = RT_CAN_STDID;     /* 标准格式 */
    msg.rtr = RT_CAN_DTR;       /* 数据帧 */
    msg.len = 8;                /* 数据长度为 8 */
    /* 待发送的 8 字节数据 */
    msg.data[0] = 0x00;
    msg.data[1] = 0x11;
    msg.data[2] = 0x22;
    msg.data[3] = 0x33;
    msg.data[4] = 0x44;
    msg.data[5] = 0x55;
    msg.data[6] = 0x66;
    msg.data[7] = 0x77;
    /* 发送一帧 CAN 数据 */
    size = rt_device_write(can_dev, 0, &msg, sizeof(msg));
    if (size == 0)
    {
        rt_kprintf("can dev write data failed!\n");
    }
	else
	{
		rt_kprintf("can dev write data success!\n");
	}

return res;
}
/* 导出到 msh 命令列表中 */
MSH_CMD_EXPORT(can_sample, can device sample);
#endif
```
在这个程序中，设置了默认了波特率为500K bps，使用中断接收和中断发送来初始化功能，当收到一帧数据时，立刻把该帧数据发送出去。这个程序是专门为了测试CAN总线性能而设置的。

### 3. 外设性能指标测试
开始测试，因为是使用了ZLG USBCAN II的CAN卡，使用先打开ZCANPRO软件，连接CAN 卡，设置波特率为500K pbs；发送标准帧，数据长度为8。单次测试循环发送100帧，帧间隔5ms用来模拟常规CAN总线上普通负载情况下的通信压力。
![image.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20211208/efebec3083aaa21a7de49261b182f084.gif)
就目前来说，测试结果比较理想的。就每秒200帧标准帧数据毫无压力。

### 4. 心得体会
就使用来说，新唐提供的CAN相关驱动是可以使用的，常规使用下可以稳定的通信，但是在细节上并不完美，有线主机厂规定了特定的非标准采样点百分比，需要一个相关的接口来设置相关BRP、TSEG1、TSEG2等相关参数，但是CAN驱动内并没有提供，后续肯定是需要增加这个接口来适应主机厂的需求的。