linux系统中CAN驱动的通信方法与原理

news2024/9/27 17:32:56

大家好，今天主要和大家分享一下，如何使用linux系统下的CAN驱动实验。

第一：CAN通信基本简介

第二：CAN通信的主要特点

第三：CAN通信协议

第四：程序代码的具体实现

第五：使能Linux内核自带的FlexCAN驱动

第一：CAN通信基本简介

CAN的全称是控制局域网络。CAN最早是由德国博世公司开发的，当前应用最广泛的现场总线之一。以汽车电子为例，汽车上有空调、车门、发动机，大量的传感器，这些部件都是通过CAN总线连在一起的形成一个网络。

各个单元通过CAN总线连接在一起，每个单元是独立的CAN节点。同一个CAN网络中所有单元的通信速度必须一致，不同的网络之间通信速度可以不同。例如：125Kbps的CAN网络下所有的节点速度都是125Kpbs的，整个网络由一个网关与其他网络进行连接。

第二：CAN通信的主要特点

1、多主控制

在总线空闲时，所有单元都可以发送消息，而两个以上的单元同时开始发送消息时，根据标识符（Identifier以下称为ID）决定优先级。ID并不是发送的目的地址，而是表示访问总线的消息的优先级。两个以上的单元同时开始发送消息时，对各个消息ID的每个位进行仲裁比较。仲裁获胜（被判定为优先级最高）的单元可继续发送消息，仲裁失败的单元则立刻停止发送而进行接收工作。

2、系统的柔软性

与总线相连接的单元没有类似于“地址”的信息。因此总线上增加单元时，连接在总线上的其它单元的软硬件及应用层都不需要改变。

3、通信速度快，距离远

最高1Mbps（距离小于40M），最远可达10KM（速率小于5Kbps）。

4、具有错误检测，错误通知和错误恢复功能

所有单元都可以检测错误（错误检测功能），检测出错误的单元会立即通知其他所有单元（错误通知功能），正在发送消息单元一旦检测出错误，会强制结束当前的发送。强制结束发送的单元会不断反复地重新发送直到发送成功为止（错误恢复功能）。

5、故障封闭功能

CAN 可以判断出错误的类型是总线上暂时的数据错误（如外部噪声等）还是持续的数据错误（如单元内部故障、驱动器故障、断线等）。由此功能，当总线上发生持续数据错误时，可将引起此故障的单元从总线上隔离出去。

6、连接节点多

CAN总线是可同时连接多个单元的总线。可连接的单元数量理论上是没有限制的。但实际上可连接的单元数量受总线上的时间延时及电气负载的限制。降低通信速度，可连接单元数量增加；提高通信速度，则可连接的单元数量减少。

第三：CAN通信协议

通过CAN总线协议传输数据是需要按照一定协议进行的，CAN协议提供了5种帧格式来传输数据：数据帧、遥控帧、错误帧、过载帧和帧间隔。其中数据帧和遥控帧有标准格式和扩展格式两种，标准格式有 11 位标识符(ID)，扩展格式有 29 个标识符(ID)。

第四：程序代码的具体实现

可以到开发板原厂提供的设备树下进行配置。

1 、 FlexCAN1 引脚节点信息

首先肯定是 CAN1 引脚配置信息，打开 imx6ull-alientek-emmc.dts ，找到如下所示内容：

示例代码 66.3.1.1 CAN1 引脚信息

1 pinctrl_flexcan1 : flexcan1grp {

2 fsl , pins = <

3 MX6UL_PAD_UART3_RTS_B__FLEXCAN1_RX 0x1b020

4 MX6UL_PAD_UART3_CTS_B__FLEXCAN1_TX 0x1b020

5 >;

6 };

第 3 和第 4 行将 UART3_RTS 和 UART3_CTS 这两个引脚分别复用为 FlexCAN1 的 RX 和

TX ，电气属性都设置为 0x1b020 。

2 、 FlexCAN1 控制器节点信息

打开 imx6ull.dtsi 文件，找到名为“ flexcan1 ”的节点，内容如下：

示例代码 66.3.1.2 imx6ull.dtsi 文件 flexcan1 节点信息

1 flexcan1 : can@02090000 {

compatible = "fsl,imx6ul-flexcan" , "fsl,imx6q-flexcan" ;

reg = < 0x02090000 0x4000 >;

interrupts = < GIC_SPI 110 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH >;

clocks = <& clks IMX6UL_CLK_CAN1_IPG >,

6 <& clks IMX6UL_CLK_CAN1_SERIAL >;

clock - names = "ipg" , "per" ;

stop - mode = <& gpr 0x10 1 0x10 17 >;

status = "disabled" ;

10 };

注意示例代码 66.3.1.2 中的 flexcan1 节点不需要我们修改，这里只是告诉大家 FlexCAN1

完整节点信息。根据第 2 行的 compatible 属性就可以找到 I.MX6ULL 的 FlexCAN 驱动源文件，

驱动文名为 drivers/net/can/flexcan.c 。第 9 行的 status 属性为 disabled ，所以 FlexCAN1 默认关闭

的。在 imx6ull-alientek-emmc.dts 中添加使能 FlexCAN1 的相关操作，找到如下所示代码：

1 & flexcan1 {

pinctrl - names = "default" ;

pinctrl - 0 = <& pinctrl_flexcan1 >;

xceiver - supply = <& reg_can_3v3 >;

status = "okay" ;

6 };

第 3 行指定 FlexCAN1 所使用的 pinctrl 节点为 pinctrl_flecan1 ，也就是示例代码 66.3.1.1 中

的 pinctrl 节点。

第 4 行 xceiver-supply 属性指定 CAN 收发器的电压为 3.3V 。

第 5 行将 flexcan1 节点的 status 属性改为“ okay ”，也就是使能 FlexCAN1 。

第五：使能Linux内核自带的FlexCAN驱动

我们需要配置Linux内核中集成的FlexCAN驱动，但是没有使能，需要配置Linux内核，打开FlexCAN驱动。

-> Networking support 
-> <*> CAN bus subsystem support //打开 CAN 总线子系统

接着Freescale系CPU的FlexCAN外设驱动

-> Networking support 
-> CAN bus subsystem support 
 -> CAN Device Drivers 
 -> Platform CAN drivers with Netlink support 
-> <*> Support for Freescale FLEXCAN based chips //选中