【玩轉多核異構】雙核高速率CAN-FD評測
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引言
憑借實時性、抗干擾性和安全性等優點，CAN2.0在工業及汽車行業得到了廣泛應用，但其最高速率僅為1Mbit/s，每幀最多只能傳輸8字節的有效數據，報文中只有約50%的帶寬用于有效數據傳輸。然而隨著產業的發展，各種傳感器和控制器數量的增多，總線上的數據量也激增，這使得CAN2.0總線在傳輸速率和帶寬方面的缺點暴露的更加明顯，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8Mbit/s，每幀可多達64字節有效數據，傳輸效率可提高至約80%，能夠進一步提高總線的實時性，拓寬總線的數據帶寬，提升總線的傳輸效率。
在飛凌嵌入式OKMX8MP-C開發板上有兩路CAN-FD，小編今天就基于這款開發板以處理器的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開發板所搭載的NXP i.MX8M Plus處理器具備強悍的性能，集成4個主頻最高可達1.8GHz (工業級主頻為1.6GHz)的Arm Cortex-A53多任務核和1個Cortex-M7實時核，不管是對數據的高速吞吐、處理，還是復雜的人機交互界面處理，都能從容應對。
一、 M核CAN-FD
1. CAN-FD初始化
CAN-FD初始化主要包括總線時鐘，管腳和相應寄存器的初始化。具體如下：
（1）CAN總線時鐘：
現將CAN總線倍頻到800MHz，再10分頻到80MHz。
CLOCK_SetRootMux(kCLOCK_RootFlexCan1, kCLOCK_FlexCanRootmuxSysPll1); // 設置CAN1總線時鐘為800MHz CLOCK_SetRootDivider(kCLOCK_RootFlexCan1, 2U, 5U); // 分頻因子為2*5=10,設置CAN1總線時鐘為80MHz
（2）管腳配置：
選擇CAN1的發送管腳為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，即控制區和數據區的波特率可以不一致，控制區最大為1Mbit/s；數據區最大為8Mbit/s。后續程序根據總線時鐘和設置的波特率，分配時段設置的seg1，seg2等數值。
pConfig->bitRate = 1000000U; // CAN-FD控制區波特率為1Mbit/s pConfig->bitRateFD = 8000000U; // CAN-FD數據區波特率為8Mbit/s
（4）CAN-FD使能：
除了使能CAN-FD，可變波特率也需要使能，否則數據區的最大速率和控制區的速率一樣，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）關閉自回環：
如果開啟了自回環，那么CAN1數據會在芯片內回環，不會到外部管腳，在程序調試時可以排除外部端子的干擾，但真實應用時，需要關閉自回環，從外部管腳收發數據。
pConfig->enableLoopBack = false; // 不回環，使用外部管腳
（6）幀格式：
本次我們使用11位標準數據幀，小伙伴也在后續試試擴展幀。需要設置自己的ID，便于總線上其他設備識別。
mbConfig.format = kFLEXCAN_FrameFormatStandard; // 11位標準幀,非擴展幀 mbConfig.type = kFLEXCAN_FrameTypeData; // 數據幀 非遠程幀 mbConfig.id = FLEXCAN_ID_STD(rxIdentifier); // 幀ID 用于區別總線中不同的設備
（7）接收過濾：
用戶可設置接收過濾規則，這樣就可以只接收特定幀ID的數據，減少應用處理的數據量。
rxIdentifier = 0; FLEXCAN_SetRxMbGlobalMask(EXAMPLE_CAN, FLEXCAN_RX_MB_STD_MASK(rxIdentifier, 0, 0));//接收所有ID數據
2、CAN-FD收發流程
本次測試M核做主站，CAN1先發送一幀包含64字節數據，A核CAN2收到，將64字節數據再次發送，M核CAN1接收。對比發送和接收的64字節數據是否一致。重復100次。
（1）CAN-FD發送數據：
EXAMPLE_CAN表示為CAN1，flexcanHandle為CAN實例，包含了發送接收回調函數，txXfer為要發送的64字節數據。
FLEXCAN_TransferFDSendNonBlocking(EXAMPLE_CAN, &flexcanHandle, &txXfer); // CAN-FD發送數據
（2）CAN-FD接收數據：
EXAMPLE_CAN表示為CAN1，flexcanHandle為CAN實例，包含了發送接收回調函數，rxXfer為接收的64字節數據。
FLEXCAN_TransferFDReceiveNonBlocking(EXAMPLE_CAN, &flexcanHandle, &rxXfer); // CAN-FD接收函數
（3）接收和發送數據對比：
for (j = 0U; j <= DLC; j++) // 對比收發數據，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核設備樹中保留CAN2，內核解析設備樹在 /dev下生成can0。設置波特率后使能can0節點，應用程序中open函數打開接口，write函數發送數據，read函數接收數據。我們把CAN接口的示例已經作為一個跨平臺的綜合演示程序，小伙伴們可以直接加參數調用即可。
1、分配節點
（1）M核獨享CAN1，A核獨享CAN2，修改設備樹，在設備樹OK8MP-C.dts中，刪除CAN1設備節點，保留CAN2設備節點。編譯新的設備樹；
（2）將生成的OK8MP-C.dtb和Image拷貝至開發板的 /run/media/mmcblk2p1/ 目錄下，輸入sync命令同步后重啟開發板；
（3）通過A核串口輸入命令uname -r ，顯示內核版本，將 /lib/modbule目錄下文件夾名稱改為內核版本，這樣才能自動加載模塊生成can0節點，重啟開發板。
1、演示Demo
進程名：can_demo
使用方法：./can_demo設備名 [參數選項]… …
本次測試接口為can0(對應開發板CAN2)，控制區波特率為1Mbit/s，數據區最大為8Mbit/s，11位標準幀，不過濾幀ID，不主動發數據，不回環。因此命令為：
./can_demo can0-b 1000 -fd 8000。
三、程序驗證
1、硬件連接
使用杜邦線將CAN1和CAN2的can-H短接，同時將can-L短接，注意不要接反。
2、M核程序
修改uboot環境變量設置M核自啟動，同時將M核程序forlinx_m7_tcm_firmware.bin；放到/run/media/mmcblk2p1/目錄下。詳細操作可看上篇文章《【玩轉多核異構】M核程序的啟動、編寫和仿真》。
3、A核程序
（1）使用串口Xmodem，網絡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目錄下，輸入以下命令修改權限；
chmod 777 can_demo
（2）輸入以下命令，A核應用程序can_demo將設置波特率后打開can0節點，等待M核發送的數據，再將接收的數據通過CAN2發送給M核。
./can_demo can0 -b 1000 -fd 8000
四、實際測試
1、OKMX8MP-C開發板重新上電后，M核程序啟動，完成CAN1初始化后，在M核調試串口輸出信息，等待按鍵；
2、在A核調試串口輸入以下命令，CAN2將處于接收的狀態：
./can_demo can0 -b 1000 -fd 8000
3、在M核串口按下鍵A或a，M核CAN1發送64字節數據，A核CAN2接收數據，并將接收的數據再次發送，M核CAN1接收后和發送數據對比，輸出結果。循環100次；
4、通過測試可以看到，依托i.MX8M Plus強大的性能，雙核都以8Mbit/s的高速率發送大量數據，均沒有出現異常。
以上就是小編為小伙伴帶來的基于飛凌嵌入式OKMX8MP-C開發板雙核控制CAN-FD的使用方法了，是不是感覺性能很強大呢？點擊文章頂部“合集”即可獲得有關“多核異構”的更多干貨。
擴展閱讀：
《MPU進化，多核異構處理器有多強？A核與M核通信過程解析》
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