【玩轉(zhuǎn)多核異構(gòu)】雙核高速率CAN-FD評(píng)測(cè)

原創(chuàng) 2023-02-22 13:52:00 多核異構(gòu) A核和M核 iMX8MP CAN FD

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。


點(diǎn)擊索取產(chǎn)品資料

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




相關(guān)產(chǎn)品 >

  • OKMX8MP-C開(kāi)發(fā)板

    內(nèi)置NPU、ISP,AI計(jì)算能力高達(dá)2.3TOPS|飛凌嵌入式i.MX8MP 系列-NXP iMX8M Plus 開(kāi)發(fā)板 基于高性能低功耗工業(yè)級(jí)iMX8MP核心板設(shè)計(jì),支持多種多種高速通信接口。iMX8MP開(kāi)發(fā)板內(nèi)置NPU,AI計(jì)算能力2.3TOPS,支持4K,支持雙圖像信號(hào)處理器(ISP),是一款支持LinuxQT/android操作系統(tǒng)的iMX8MP開(kāi)發(fā)板。

    了解詳情
    OKMX8MP-C開(kāi)發(fā)板
  • FETMX8MP-C核心板

    iMX8MP核心板基于 NXP  i.MX 8M Plus 處理器設(shè)計(jì),  采用4核Cortex-A53 和 Cortex-M7架構(gòu)。支持雙千兆網(wǎng)口,iMX8MP性能強(qiáng)勁最高運(yùn)行速率可達(dá)2.3TOPS,并且i.MX8MP功耗更低≤2W 。iMX 8M Plus系列專注于機(jī)器學(xué)習(xí)和視覺(jué)、高級(jí)多媒體以及具有高可靠性的工業(yè)自動(dòng)化。它旨在滿足智慧家庭、樓宇、城市和工業(yè)4.0應(yīng)用的需求。飛凌iMX8MP核心板提供用戶手冊(cè),iMX8MP原理圖,引腳定義等。
    了解詳情
    FETMX8MP-C核心板

推薦閱讀 換一批 換一批