1. 簡介

控制器局域網(wǎng)絡(luò)（CAN）根據(jù) ISO11898-1：2015和 Bosch CAN FD規(guī)范進(jìn)行通信。連接到物理層需要額外的收發(fā)器硬件。所有有關(guān)處理消息的函數(shù)都由接收處理程序和發(fā)送處理程序?qū)崿F(xiàn)。

CAN/CANFD特性介紹：

• 數(shù)據(jù)長度擴(kuò)展：傳統(tǒng)CAN的數(shù)據(jù)段長度固定為8字節(jié)，而CAN FD將數(shù)據(jù)段長度擴(kuò)展至最大64字節(jié)。這意味著單次報(bào)文可傳輸更多數(shù)據(jù)，減少了報(bào)文發(fā)送次數(shù)，降低了總線負(fù)載，尤其適用于需要傳輸大量參數(shù)或傳感器數(shù)據(jù)的場(chǎng)景。
• 傳輸速率提升：CAN FD采用“雙速率段”設(shè)計(jì)，報(bào)文的仲裁段（用于ID識(shí)別和總線仲裁）仍沿用經(jīng)典CAN的速率（最高1Mbps），確保與傳統(tǒng)CAN節(jié)點(diǎn)的兼容性；而數(shù)據(jù)段則可切換至更高速率（理論最大值：8 Mbps——部分高端控制器在實(shí)驗(yàn)室條件下，實(shí)際應(yīng)用典型值：2-5 Mbps，受物理層限制（線纜質(zhì)量、終端電阻、EMC 等)，大幅提升了數(shù)據(jù)傳輸效率。
• BRS位控制速率切換：通過報(bào)文中的“總線速率切換位（BRS）”控制是否啟用高速數(shù)據(jù)段。當(dāng)BRS=1時(shí)，數(shù)據(jù)段采用高速率；BRS=0時(shí)，數(shù)據(jù)段與仲裁段速率一致，靈活適配不同傳輸需求。
• 向下兼容：CAN FD節(jié)點(diǎn)可與傳統(tǒng)CAN節(jié)點(diǎn)在同一總線上共存，CAN FD控制器能正確接收和解析傳統(tǒng)CAN報(bào)文，傳統(tǒng)CAN節(jié)點(diǎn)雖無法解析CAN FD報(bào)文，但不會(huì)影響總線正常通信，保障了系統(tǒng)升級(jí)的平滑性。

本章我們將向大家介紹如何使用 AS32A601和1042CAN控制器來實(shí)現(xiàn)CANFD的收發(fā)功能： 我們使用的AS32A601帶有兩個(gè)CAN控制器，而我們本章只使用了CAN3。

2. 硬件設(shè)計(jì)

3. 軟件設(shè)計(jì)

幀結(jié)構(gòu)表

3.1 基礎(chǔ)配置代碼分析

CAN/CANFD的GPIO配置，注意配置正確的復(fù)用模式

/*

• Function: CANFD3_GPIO_Config
• Description: Configure CANFD3.
• Param: None.
• Return: None.

*/

void User_CANFD3_GPIO_Init()

{

CANFD3_CLK_ENABLE();

GPIOC_CLK_ENABLE();

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

CANFD_InitTypeDef CANFD_InitStructure;

PLIC_InitTypeDef PLIC_InitStructure;

/* Set GPIO multiplex mapping */

GPIO_PinAFConfig(GPIOC, GPIO_PinSource7, GPIO_AF_CAN3);

GPIO_PinAFConfig(GPIOC, GPIO_PinSource8, GPIO_AF_CAN3);

/* GPIO Configure */

GPIO_StructInit(&GPIO_InitStructure);

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_7;

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;

GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_Out_PP;

GPIO_InitStructure.GPIO_OStrength = GPIO_OStrength_9mA;

GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8;

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN;

GPIO_InitStructure.GPIO_IType = GPIO_IPU;

GPIO_InitStructure.GPIO_OStrength = GPIO_OStrength_9mA;

GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);

}

根據(jù)改公式可配置出CANFD的仲裁域、數(shù)據(jù)域波特率。計(jì)算時(shí)需要注意的是BRPTS1TS2寄存器已為加1之后的數(shù)值，不需要再加1。

波特率計(jì)算公式

void CAN_ConfigBaudrate(void)

{

/* Initializes the CANFD3 */

/* Arbitration Phase (Nominal) Baud Rate 500KHz */

/* Data Phase Baud Rate 2MHz */

CANFD_StructInit(&CANFD_InitStructure);

CANFD_InitStructure.CANFD_SRR = CANFD_SRR_RESET;

CANFD_InitStructure.CANFD_APBRPR = CANFD_APBRPR_4tp;

CANFD_InitStructure.CANFD_APBTR_APTS1 = CANFD_APBTR_TS1_30tp;

CANFD_InitStructure.CANFD_APBTR_APTS2 = CANFD_APBTR_TS2_9tp;

CANFD_InitStructure.CANFD_APBTR_APSJW = CANFD_APBTR_SJW_2tp;

CANFD_InitStructure.CANFD_DPBRPR = CANFD_DPBRPR_4tp;

CANFD_InitStructure.CANFD_DPBTR_DPTS1 = CANFD_DPBTR_TS1_30tp;

CANFD_InitStructure.CANFD_DPBTR_DPTS2 = CANFD_DPBTR_TS2_9tp;

CANFD_InitStructure.CANFD_DPBTR_DPSJW = CANFD_DPBTR_SJW_1tp;

CANFD_Init(CANFD3, &CANFD_InitStructure);

}

ID 的具體字段說明

測(cè)試設(shè)置 AFMR0 為 0xFFE00000，AFIR 為 22E00000，且寫入 AFR 寄

存器的 UAF0 位為 1，則表示只有符合 ID 為 0x117 的消息才能被接收。

void CANFD3_Parm_Init(void)

{

/* CANFD receive filter configure */

CANFD_FilterInit(CANFD3, TB0, 0xFFE00000, 0x22E00000);

CANFD_AutoRetransConfig(CANFD3,ENABLE);

/* Enable new message received interrupt */

CANFD_ITConfig(CANFD3, CANFD_IT_ERXOK, ENABLE);

/* CANFD Enable */

CANFD_Enable(CANFD3);

PLIC_StructInit(&PLIC_InitStructure);

/* Configer the CANFD1 interrupt */

PLIC_InitStructure.PLIC_IRQChannel = CANFD3_IRQn;

PLIC_InitStructure.PLIC_IRQPriority = 2;

PLIC_InitStructure.PLIC_IRQChannelCmd = ENABLE;

PLIC_Init(&PLIC_InitStructure);

CANFD_ClearITPendingBit(CANFD3, CANFD_CLEAR_ALL);

}

DLC 的具體字段說明

void CANFD3_Frame_Init()

{

CANFD_TXFrameTypeDef CANFD_TXFrameStruct;

/* Set the setting ID and setting mode */

CANFD_TXFrameStruct.CANFD_TX_PROTOCOL = CANFD;

CANFD_TXFrameStruct.CANFD_TX_FORMAT = EXTENDED;

CANFD_TXFrameStruct.CANFD_TX_TYPE = DATA;

CANFD_TXFrameStruct.CANFD_Frame_ID = 0x147;

CANFD_FrameInit(CANFD3, TB1, &CANFD_TXFrameStruct);

}

/*

• Function: CANFD3_IRQ_Handler
• Description: CANFD3 interrupt handler function.
• Param: None.
• Return: None.

*/

void CANFD3_IRQ_Handler()

{

if(CANFD_GetITStatus(CANFD3, CANFD_FLAG_RXOK) != RESET)

{

/* get the receive data */

Canfd1rx_flags = 1;

/* Clear the interrupt pending bits */

CANFD_ClearITPendingBit(CANFD3, CANFD_CLEAR_RXOK);

}

}

3.2多幀CAN發(fā)送配置代碼分析

需要發(fā)送多幀消息，可以直接向發(fā)送請(qǐng)求寄存器（TRR）寫發(fā)送多幀指令。如發(fā)送 TB0 到TB2，則可以向CAN 發(fā)送緩存就緒請(qǐng)求寄存器(CAN_TRR)寫 0x00000007。

程序同時(shí)配置并觸發(fā)三幀發(fā)送后，CAN 控制器（或驅(qū)動(dòng)層）會(huì)根據(jù)ID優(yōu)先級(jí)規(guī)則自動(dòng)仲裁：

發(fā)送初始化時(shí)，三幀數(shù)據(jù)均進(jìn)入發(fā)送緩沖區(qū)（如 TB0、TB1 等發(fā)送郵箱），CAN 控制器檢測(cè)到總線空閑后，同時(shí)啟動(dòng)三幀的位仲裁；

仲裁過程中，0x147 因 ID 最小優(yōu)先贏得總線控制權(quán)，先完成數(shù)據(jù)傳輸；

0x147 發(fā)送完成后，總線空閑，剩余兩幀再次仲裁，0x148 優(yōu)先發(fā)送，最后 0x149 完成傳輸；

void TB0_INIT(void)

{

CANFD_TXFrameTypeDef CANFD_TXFrameStruct;

/ * Setthe settingIDandsetting mode */

CANFD_TXFrameStruct.CANFD_TX_PROTOCOL=CANFD;

CANFD_TXFrameStruct.CANFD_TX_FORMAT=EXTENDED;

CANFD_TXFrameStruct.CANFD_TX_TYPE=DATA;

CANFD_TXFrameStruct.CANFD_Frame_ID=0x149 ;

CANFD_FrameInit(CANFD3, TB0, &CANFD_TXFrameStruct);

}

void TB1_INIT(void)

{

CANFD_TXFrameTypeDef CANFD_TXFrameStruct;

/ * Setthe settingIDandsetting mode */

CANFD_TXFrameStruct.CANFD_TX_PROTOCOL=CANFD;

CANFD_TXFrameStruct.CANFD_TX_FORMAT=EXTENDED;

CANFD_TXFrameStruct.CANFD_TX_TYPE=DATA;

CANFD_TXFrameStruct.CANFD_Frame_ID=0x148 ;

CANFD_FrameInit(CANFD3, TB1, &CANFD_TXFrameStruct);

}

void TB2_INIT(void)

{

CANFD_TXFrameTypeDef CANFD_TXFrameStruct;

/ * Setthe settingIDandsetting mode */

CANFD_TXFrameStruct.CANFD_TX_PROTOCOL=CANFD;

CANFD_TXFrameStruct.CANFD_TX_FORMAT=EXTENDED;

CANFD_TXFrameStruct.CANFD_TX_TYPE=DATA;

CANFD_TXFrameStruct.CANFD_Frame_ID=0x147 ;

CANFD_FrameInit(CANFD3, TB2, &CANFD_TXFrameStruct);

}

void CANFD3_Frame _Init()

{

TB0_INIT();

TB1_INIT();

TB2_INIT();

}

/ *

***** @brief 多幀發(fā)送函數(shù)

***** @param CANFDx: CANFD外設(shè)基地址

***** @param frames: 指向CANFD_MultiTxFrameInfo結(jié)構(gòu)體數(shù)組的指針，包含了所有要發(fā)送的幀的信息

***** @param numFrames: 要發(fā)送的幀的數(shù)量

***** @retval****None

*/

void CANFD_MultiTransmit(CANFD_TypeDef ***** CANFDx, CANFD_MultiTxFrameInfo ***** frames, uint32_t numFrames)

{

/ * Check the parameters */

assert_param(IS_CANFD_ALL_PERIPH(CANFDx));

assert_param(frames !****=NULL);

assert_param(numFrames >0 );

uint32_t i, j;

uint32_t ***** txaddress;

uint32_t trr_mask=0 ; // 用于觸發(fā)發(fā)送的TRR位掩碼

//--- 步驟 1 : 填充所有發(fā)送緩沖區(qū)并準(zhǔn)備TRR掩碼 ---

for(i=0 ; i < numFrames; i ++)

{

// 檢查當(dāng)前幀的參數(shù)

assert_param(IS_CANFD_TB_NUMBER(frames[i].RSTBx));

assert_param(frames[i].Canfdbuf !****=NULL);

assert_param(IS_CANFD_DATA_LENGHT(frames[i].Buflength));

//1.1 設(shè)置數(shù)據(jù)長度DLC

CANFDx->TxMessage[frames[i].RSTBx].TB_DLC &****=~CANFD_TB_DLC_DLC;

CANFDx->TxMessage[frames[i].RSTBx].TB_DLC |****=(Can_DataLen2Dlc[frames[i].Buflength] << CANFD_TB_DLC_DLC_Pos);

CANFD_NormalStatus(CANFDx);// 確保CANFD處于正常工作狀態(tài)

//1.2 填充數(shù)據(jù)內(nèi)容

txaddress=(uint32_t ***** )&CANFDx->TxMessage[frames[i].RSTBx].TB_DW0;

for(j=0 ; j < frames[i].Buflength; j +=4 )

{

***** txaddress++=(((uint32_t)frames[i].Canfdbuf[j] <<24 ) |

((uint32_t)frames[i].Canfdbuf[j+1 ] << 16 ) |

((uint32_t)frames[i].Canfdbuf[j+2 ] << 8 ) |

(uint32_t)frames[i].Canfdbuf[j+3 ]);

}

//1.3 設(shè)置TRR掩碼，標(biāo)記這個(gè)TB需要被發(fā)送

trr_mask |****= **(**1 << frames[i].RSTBx);

}

//--- 步驟 2 : 一次性觸發(fā)所有幀的發(fā)送 ---

CAcFDx->TRR=trr_mask;// 向TRR寄存器寫入掩碼，觸發(fā)所有指定TB的發(fā)送

//--- 步驟 3 : 等待所有幀發(fā)送完成 ---

// 注意：這種等待方式會(huì)阻塞CPU，直到所有幀發(fā)送完畢

While ((CANFDx->TRR & trr_mask) !****=0 )

// 說明：發(fā)送完成后，硬件會(huì)自動(dòng)清除TRR中對(duì)應(yīng)的位。

// 所以當(dāng) (TRR & trr_mask) 的結(jié)果為0時(shí)，代表所有請(qǐng)求發(fā)送的幀都已完成。

}

4 下板驗(yàn)證

基礎(chǔ)配置驗(yàn)證：

驗(yàn)證在 CAN FD 通信中，切換BRS 位為 1（啟用高速數(shù)據(jù)段）和 0（禁用，使用仲裁段速率）時(shí)，總線可以成功地在沖裁域速率和數(shù)據(jù)域速率之間切換。

配置 CAN 接收端濾波參數(shù)：根據(jù) CAN 控制器濾波機(jī)制（如掩碼模式、列表模式），設(shè)置驗(yàn)收碼為 0x117，配置對(duì)應(yīng)掩碼寄存器（確保僅匹配 0x117 精準(zhǔn) ID，無模糊匹配），啟用接收濾波功能。實(shí)現(xiàn)對(duì)所有非 0x117 的幀ID報(bào)文實(shí)現(xiàn)完全過濾（不觸發(fā)接收響應(yīng)、不存入接收緩沖區(qū)、不產(chǎn)生相關(guān)中斷）。

多幀CAN發(fā)送配置驗(yàn)證：

本次驗(yàn)證充分證明：實(shí)際驗(yàn)證（如通過 CAN 分析儀抓包）顯示：幀的發(fā)送順序嚴(yán)格遵循「0x147 → 0x148 → 0x149」，無亂序或優(yōu)先級(jí)倒置現(xiàn)象，證明多幀發(fā)送程序能夠嚴(yán)格遵循 CAN 總線 ID 優(yōu)先級(jí)仲裁規(guī)則，實(shí)現(xiàn)按 ID 從小到大的自動(dòng)順序發(fā)送，確保了高優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸，符合 CAN 總線的通信特性和嵌入式系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性要求。

審核編輯 黃宇