【玩轉(zhuǎn)多核異構(gòu)】雙核高速率CAN-FD評(píng)測(cè)
為了能夠讓更多的工程師朋友了解多核異構(gòu)處理器，飛凌嵌入式特別推出了【玩轉(zhuǎn)多核異構(gòu)】專題，幫助大家解決在多核異構(gòu)處理器的開(kāi)發(fā)過(guò)程中遇到的問(wèn)題。點(diǎn)擊進(jìn)入文章下方的“擴(kuò)展”即可閱讀往期全部?jī)?nèi)容，【玩轉(zhuǎn)多核異構(gòu)】專題持續(xù)更新中，您也可微信搜索“飛凌嵌入式”訂閱關(guān)注。
引言
憑借實(shí)時(shí)性、抗干擾性和安全性等優(yōu)點(diǎn)，CAN2.0在工業(yè)及汽車行業(yè)得到了廣泛應(yīng)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(shù)據(jù)，報(bào)文中只有約50%的帶寬用于有效數(shù)據(jù)傳輸。然而隨著產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，各種傳感器和控制器數(shù)量的增多，總線上的數(shù)據(jù)量也激增，這使得CAN2.0總線在傳輸速率和帶寬方面的缺點(diǎn)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(dá)8Mbit/s，每幀可多達(dá)64字節(jié)有效數(shù)據(jù)，傳輸效率可提高至約80%，能夠進(jìn)一步提高總線的實(shí)時(shí)性，拓寬總線的數(shù)據(jù)帶寬，提升總線的傳輸效率。
在飛凌嵌入式OKMX8MP-C開(kāi)發(fā)板上有兩路CAN-FD，小編今天就基于這款開(kāi)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(yīng)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(kāi)發(fā)板所搭載的NXP i.MX8M Plus處理器具備強(qiáng)悍的性能，集成4個(gè)主頻最高可達(dá)1.8GHz (工業(yè)級(jí)主頻為1.6GHz)的Arm Cortex-A53多任務(wù)核和1個(gè)Cortex-M7實(shí)時(shí)核，不管是對(duì)數(shù)據(jù)的高速吞吐、處理，還是復(fù)雜的人機(jī)交互界面處理，都能從容應(yīng)對(duì)。
一、 M核CAN-FD
1. CAN-FD初始化
CAN-FD初始化主要包括總線時(shí)鐘，管腳和相應(yīng)寄存器的初始化。具體如下：
（1）CAN總線時(shí)鐘：
現(xiàn)將CAN總線倍頻到800MHz，再10分頻到80MHz。
CLOCK_SetRootMux(kCLOCK_RootFlexCan1, kCLOCK_FlexCanRootmuxSysPll1); // 設(shè)置CAN1總線時(shí)鐘為800MHz CLOCK_SetRootDivider(kCLOCK_RootFlexCan1, 2U, 5U); // 分頻因子為2*5=10,設(shè)置CAN1總線時(shí)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(shù)據(jù)區(qū)的波特率可以不一致，控制區(qū)最大為1Mbit/s；數(shù)據(jù)區(qū)最大為8Mbit/s。后續(xù)程序根據(jù)總線時(shí)鐘和設(shè)置的波特率，分配時(shí)段設(shè)置的seg1，seg2等數(shù)值。
pConfig->bitRate = 1000000U; // CAN-FD控制區(qū)波特率為1Mbit/s pConfig->bitRateFD = 8000000U; // CAN-FD數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(guān)閉自回環(huán)：
如果開(kāi)啟了自回環(huán)，那么CAN1數(shù)據(jù)會(huì)在芯片內(nèi)回環(huán)，不會(huì)到外部管腳，在程序調(diào)試時(shí)可以排除外部端子的干擾，但真實(shí)應(yīng)用時(shí)，需要關(guān)閉自回環(huán)，從外部管腳收發(fā)數(shù)據(jù)。
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(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)幀，小伙伴也在后續(xù)試試擴(kuò)展幀。需要設(shè)置自己的ID，便于總線上其他設(shè)備識(shí)別。
mbConfig.format = kFLEXCAN_FrameFormatStandard; // 11位標(biāo)準(zhǔn)幀,非擴(kuò)展幀 mbConfig.type = kFLEXCAN_FrameTypeData; // 數(shù)據(jù)幀 非遠(yuǎn)程幀 mbConfig.id = FLEXCAN_ID_STD(rxIdentifier); // 幀ID 用于區(qū)別總線中不同的設(shè)備
（7）接收過(guò)濾：
用戶可設(shè)置接收過(guò)濾規(guī)則，這樣就可以只接收特定幀ID的數(shù)據(jù)，減少應(yīng)用處理的數(shù)據(jù)量。
rxIdentifier = 0; FLEXCAN_SetRxMbGlobalMask(EXAMPLE_CAN, FLEXCAN_RX_MB_STD_MASK(rxIdentifier, 0, 0));//接收所有ID數(shù)據(jù)
2、CAN-FD收發(fā)流程
本次測(cè)試M核做主站，CAN1先發(fā)送一幀包含64字節(jié)數(shù)據(jù)，A核CAN2收到，將64字節(jié)數(shù)據(jù)再次發(fā)送，M核CAN1接收。對(duì)比發(fā)送和接收的64字節(jié)數(shù)據(jù)是否一致。重復(fù)100次。
（1）CAN-FD發(fā)送數(shù)據(jù)：
EXAMPLE_CAN表示為CAN1，flexcanHandle為CAN實(shí)例，包含了發(fā)送接收回調(diào)函數(shù)，txXfer為要發(fā)送的64字節(jié)數(shù)據(jù)。
FLEXCAN_TransferFDSendNonBlocking(EXAMPLE_CAN, &flexcanHandle, &txXfer); // CAN-FD發(fā)送數(shù)據(jù)
（2）CAN-FD接收數(shù)據(jù)：
EXAMPLE_CAN表示為CAN1，flexcanHandle為CAN實(shí)例，包含了發(fā)送接收回調(diào)函數(shù)，rxXfer為接收的64字節(jié)數(shù)據(jù)。
FLEXCAN_TransferFDReceiveNonBlocking(EXAMPLE_CAN, &flexcanHandle, &rxXfer); // CAN-FD接收函數(shù)
（3）接收和發(fā)送數(shù)據(jù)對(duì)比：
for (j = 0U; j <= DLC; j++) // 對(duì)比收發(fā)數(shù)據(jù)，不一致打印 { if(txXfer.framefd->dataWord[j] != rxXfer.framefd->dataWord[j]) { LOG_INFO("Data mismatch !!! j=%d \r\n",j); } }
二、A核CAN-FD
A核設(shè)備樹(shù)中保留CAN2，內(nèi)核解析設(shè)備樹(shù)在 /dev下生成can0。設(shè)置波特率后使能can0節(jié)點(diǎn)，應(yīng)用程序中open函數(shù)打開(kāi)接口，write函數(shù)發(fā)送數(shù)據(jù)，read函數(shù)接收數(shù)據(jù)。我們把CAN接口的示例已經(jīng)作為一個(gè)跨平臺(tái)的綜合演示程序，小伙伴們可以直接加參數(shù)調(diào)用即可。
1、分配節(jié)點(diǎn)
（1）M核獨(dú)享CAN1，A核獨(dú)享CAN2，修改設(shè)備樹(shù)，在設(shè)備樹(shù)OK8MP-C.dts中，刪除CAN1設(shè)備節(jié)點(diǎn)，保留CAN2設(shè)備節(jié)點(diǎn)。編譯新的設(shè)備樹(shù)；
（2）將生成的OK8MP-C.dtb和Image拷貝至開(kāi)發(fā)板的 /run/media/mmcblk2p1/ 目錄下，輸入sync命令同步后重啟開(kāi)發(fā)板；
（3）通過(guò)A核串口輸入命令uname -r ，顯示內(nèi)核版本，將 /lib/modbule目錄下文件夾名稱改為內(nèi)核版本，這樣才能自動(dòng)加載模塊生成can0節(jié)點(diǎn)，重啟開(kāi)發(fā)板。
1、演示Demo
進(jìn)程名：can_demo
使用方法：./can_demo設(shè)備名 [參數(shù)選項(xiàng)]… …
本次測(cè)試接口為can0(對(duì)應(yīng)開(kāi)發(fā)板CAN2)，控制區(qū)波特率為1Mbit/s，數(shù)據(jù)區(qū)最大為8Mbit/s，11位標(biāo)準(zhǔn)幀，不過(guò)濾幀ID，不主動(dòng)發(fā)數(shù)據(jù)，不回環(huán)。因此命令為：
./can_demo can0-b 1000 -fd 8000。
三、程序驗(yàn)證
1、硬件連接
使用杜邦線將CAN1和CAN2的can-H短接，同時(shí)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(shè)置M核自啟動(dòng)，同時(shí)將M核程序forlinx_m7_tcm_firmware.bin；放到/run/media/mmcblk2p1/目錄下。詳細(xì)操作可看上篇文章《【玩轉(zhuǎn)多核異構(gòu)】M核程序的啟動(dòng)、編寫和仿真》。
3、A核程序
（1）使用串口Xmodem，網(wǎng)絡(luò)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(rèn)目錄下，輸入以下命令修改權(quán)限；
chmod 777 can_demo
（2）輸入以下命令，A核應(yīng)用程序can_demo將設(shè)置波特率后打開(kāi)can0節(jié)點(diǎn)，等待M核發(fā)送的數(shù)據(jù)，再將接收的數(shù)據(jù)通過(guò)CAN2發(fā)送給M核。
./can_demo can0 -b 1000 -fd 8000
四、實(shí)際測(cè)試
1、OKMX8MP-C開(kāi)發(fā)板重新上電后，M核程序啟動(dòng)，完成CAN1初始化后，在M核調(diào)試串口輸出信息，等待按鍵；
2、在A核調(diào)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(shù)據(jù)，A核CAN2接收數(shù)據(jù)，并將接收的數(shù)據(jù)再次發(fā)送，M核CAN1接收后和發(fā)送數(shù)據(jù)對(duì)比，輸出結(jié)果。循環(huán)100次；
4、通過(guò)測(cè)試可以看到，依托i.MX8M Plus強(qiáng)大的性能，雙核都以8Mbit/s的高速率發(fā)送大量數(shù)據(jù)，均沒(méi)有出現(xiàn)異常。
以上就是小編為小伙伴帶來(lái)的基于飛凌嵌入式OKMX8MP-C開(kāi)發(fā)板雙核控制CAN-FD的使用方法了，是不是感覺(jué)性能很強(qiáng)大呢？點(diǎn)擊文章頂部“合集”即可獲得有關(guān)“多核異構(gòu)”的更多干貨。
擴(kuò)展閱讀：
《MPU進(jìn)化，多核異構(gòu)處理器有多強(qiáng)？A核與M核通信過(guò)程解析》
《【玩轉(zhuǎn)多核異構(gòu)】處理器對(duì)共享外設(shè)和資源的調(diào)配方法》
《【玩轉(zhuǎn)多核異構(gòu)】M核程序的啟動(dòng)、編寫和仿真》
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