【MCAL】TC397+EB-tresos之CAN配置实战

本篇文章介绍了在TC397平台使用EB-tresos对CAN驱动模块进行配置的实战过程,不仅介绍了标准CAN的发送与接收，还介绍了CANFD的实现与调试以及扩展帧的使用。M_CAN是德国博世公司开发的IP，因为英飞凌的芯片完整的集成了这个IP，所以整体的配置都比较符合通用的芯片配置使用规范，如果读者有在其他平台实现CAN通信的经验，应该很容易就能上手本篇文章描述的配置实现过程。

概述

环境与目标

EB-tresos配置

Port配置

CAN配置

CanGeneral

CanController

CanControllerBaudrateConfig

CanControllerFdBaudrateConfig（CANFD配置）

CanHardwareObject

CanHwFilter

IRQ配置

MCU配置

ResourceM配置

CAN驱动调试

标准CAN测试代码与结果

CANFD测试代码与结果

扩展帧测试代码与结果

概述

英飞凌公司AURIX™ TC397芯片内部集成了三路MCMCAN（CAN0,CAN1,CAN2），每路CAN支持4个node,MCMCAN使用了Bosch公司M_CAN的IP，其具有以下的功能特点。

可配置的消息RAM，用于存储要发送或接收的消息。
基于定时器的CAN帧传输和接收CAN帧的超时。
通过中断压缩单元分组和发送中断信号。
通过BPI访问保护。

英飞凌提供的CAN驱动程序负责提供符合AUTOSAR 4.2.2/4.4.0指定标准的CAN通信服务。M_CAN单元是底层CAN硬件单元，它由包含多个共享消息RAM（在AUTOSAR中称为硬件对象）的节点组成（在AUTOSAR中成为控制器）。CAN驱动程序提供服务为：

初始化CAN控制器以控制CAN控制器的行为和状态。
设置和修改CAN控制器的波特率配置。
支持CAN和CANFD帧传输和接收。
支持在轮询和中断模式下，帧成功传输通知以及专用FIFO消息的接收和总线其他事件通知。
数据接收使用接收FIFO作为缓存。
Pretended网络模式处理。
支持多次读/写周期功能。
使用Tx队列进行多路传输。

每个CAN节点针对下列事件提供单独的中断线进行处理：

Bus-off事件。
发送事件。
专用消息接收事件处理。
FIFO0/1的溢出报警以及FIFO全事件处理。
针对发送与接收的混合模式处理。

CAN驱动程序作为Post-Build的变体（未明确定义)来提供使用。因此，驱动程序支持带有预编译和符合Post-Build（构建后）配置结构体的配置参数。CAN驱动程序提供的API是具有防重入等多核特性，这意味着可以同时从多个核心调用使用它们。

下图为CAN驱动涉及的软硬件接口图（HSI）:

英飞凌提供的CAN驱动程序使用使用M_CAN并遵守ISO 11898-1进行通信。此外，M_CAN还支持符合CANFD协议规范1.0的通信。驱动程序涉及的硬件特性如下：

M_CAN的IP中所有的CAN控制器以及消息RAM硬件资源都被用于实现CAN驱动程序。
CANFD最多支持64个字节的数据。
多达64个专用的接收缓冲区。
多达32个专用的发送缓冲区。
两个可配置的接收FIFO。
可配置的发送队列。
每个控制器可以配置四个单独的中断，分别为Rx，Rx FIFOs，Tx，bus-off。

不支持的M_CAN特性如下：

事件同步时间触发通信。
CAN错误记录。
消息优先级。

CAN驱动程序使用M_CAN IP核中的以下的硬件事件：

CAN /CANFD帧的成功传输由标志(IR寄存器中的相关位)与中断通知。CAN驱动程序使用 FIFO新条目的TxEvent来处理对上层的通知。
成功接收到CAN /CANFD帧将通过标志(IR寄存器中的相关位)和中断通知。CAN驱动程序使用接收中断通知上层。
总线断开事件由标志(IR寄存器中的相关位)和中断通知。CAN驱动程序接收中断通知并通知上层。
Rx FIFO0溢出报警、RxFIFOO Full、RxFIFO1溢出报警、RxFIFO1 Full事件都路由到同一个ISR。通过FIFO处理接收到的数据，所有列出的标志都在CAN驱动程序中经过处理。

环境与目标

本文使用的为英飞凌提供的开发板KIT_A2G_TC397XA_TFT,收发器采用TLE9251V(CAN FDcapable)，板卡上选焊的是P10.2与P10.3与TC387相连。

涉及的软件如下。

EB-tresos：用于生成动态代码，具体工程搭建参考《【AUTOSAR MCAL】MCAL基础与EB tresos工程新建》。
HighTech：用于编译生成elf文件，具体的工程搭建参考《【MCAL】HighTec集成TC3xx对应MCAL的Demo》。
UDE 5.2：用于下载和调试程序。

涉及的参考文档如下表。

序号	参考资料	内容
1	《Infineon-AURIX_TC39x-UserManual-v02_00-EN》	英飞凌TC39x用户手册
2	《ApplicationKitManual-TC3X7-ADAS-V21.pdf》	开发板KIT_A2G_TC397XA_TFT说明
3	《MC-ISAR_TC3xx_UM_Can_17_McmCan.pdf》	英飞凌提供的TC3xx芯片CAN用户手册

配置目标如下：

正常收发标准CAN报文。
正常收发CANFD报文。
正常收发扩展帧报文。

EB-tresos配置

MCAL的配置主要涉及以下四个部分。

Port配置：根据连接的TC397引脚，配置相应的CAN收发引脚复用功能。
MCU配置：配置CAN时钟。
CAN配置：主要完成CAN控制器相关的所有配置，控制器通用配置，波特率等。
IRQ配置：完成中断相关配置。

Port配置

根据刚才提到开发板原理，我们使用了P10.2作为CANRX，P10.3作为CANTX。查找芯片手册，可得CAN发送需要通过RXDE来关联，CAN发送需要配置成ALT6。可以看出我们使用的是node是CAN02。

下图为P10.2的配置。

下图为P10.3的配置。

CAN配置

CanGeneral

该容器包含与每个CAN驱动单元相关的参数。主要需要关心的配置项如下。

CanDevErrorDetection：打开或关闭默认错误跟踪程序（Det）检测和通知。
CanMultiCoreErrorDetect ：打开或关闭多核默认错误跟踪器（Det）检测和通知。
CanMainFunctionModePeriod：该参数描述循环调用Can_MainFunction_Mode的周期。单位为秒。轮询调度才有效果，在这里不可以配置，在后面才可以配置。
CanTimeoutDuration：指定在检测到超时之前阻塞函数的最大时间。单位为秒。

CanController

这里边重要的配置比较多，对应的是一个CAN控制器的配置。

CanBusoffProcessing：Busoff处理用中断还是轮询的选择。
CanControllerLoopbackEnable：指定控制器是否启用内部回环模式（发送与接收内部连接，用作测试）。
CanRxInputSelection：接收输入线端口引脚选择，根据上面Port配置提到的P10.2对应RXDE。
CanControllerBaseAddress：CAN控制器的基址。因为我们使用的是CAN02，则基地址查询手册可知为0xF0208900。
CanRxProcessing：接收方式是中断还是轮询。
CanTxProcessing：发送方式是中断还是轮询。
CanWakeupProcessing：唤醒方式是中断还是轮询。
CanControllerDefaultBaudrate：参考为CAN控制器配置的波特率配置的容器。
CanPeripheralBusClockRef：参考为CPU外设总线时钟的配置，该配置在 MCU 驱动程序配置中设置。

CanControllerBaudrateConfig

该容器包含CAN控制器的位时序相关配置参数。在介绍相关的参数前我们先介绍以下采样点的概念，如下图所示，采样点是can控制器对can线上电平单bit数据采样的时刻。

CanControllerBaudRate ：控制器的波特率，单位为Kbps。
CanControllerPropSeg：指定以时间量子（最小时间单位）表示的传播延迟，对应上图的Delay。
CanControllerSeg1：在时间量子中指定相位段1。
CanControllerSeg2：在时间量子中指定相位段2。
CanControllerSyncJumpWidth：由于再同步，相位 SEG1 可能会延长或相位 SEG2 可能会缩短。相位缓冲器段的加长或缩短量由再同步跳变宽度（SJW）给出的上限。

网上有很多给出CAN控制输入频率，期待CAN波特率与采样点位置（ (1+SEG1) / (1+SEG1+SEG2)），即可以输出对应的参数配置，如下图所示为针对ST芯片的一个计算参数的小工具，也可以根据公式进行手算。

MCAL配置如下图。

CanControllerFdBaudrateConfig（CANFD配置）

这个可选的容器包含CAN控制器CANFD帧可变速率的位时序相关配置参数，用于CANFD帧中控制场中的BRS位到ACK场之前（含CRC分界符）的传输速率。如果该容器存在，则控制器支持CANFD帧。需要关注的配置如下。

CanControllerTxBitRateSwitch：配置是否使用第二波特率（CANFD波特率）用于发送，这里我们取消勾选，因为我们需要在支持CANFD消息的网络中传输传统CAN 2.0消息。（例如：便于CAN的选择性唤醒。）在这些情况下，有必要支持CAN-FD消息和传统CAN消息交替传输。这问题可以通过在调用Can_17_McmCan_Write函数的时候，利用CanId参数中没有用到的高位，来使用哪种类型的帧，从而在数据帧的级别上实现交替发送。

CanHardwareObject

在FullCAN架构（一个Buffer对应一个ID的报文）下，一个HWObject(Hardware Object)只能处理单个CanId，所以我们需要根据应用层接收以及发送报文数量建立相应的CanHardwareObject。

下面我们介绍一下各配置项的含义。

CanHandleType：指定硬件对象的类型(FULL-CAN或BASIC-CAN)。由于FULL CAN特性是最常用的，所以CanHandleType配置参数的默认值设置为FULL。
CanHwObjectCount：用于实现一个HOH的硬件对象的数量。如果是HRH，这个参数定义硬件中元素的数量。FIFO或影子缓冲区的数量，在HTH的情况下，它定义了用于多路传输或用于FullCAN HTH的硬件FIFO的硬件对象的数量。
CanHwFIFOThreshold：指定触发中断以复制数据的Rx_FIFO缓冲区的阈值大小。
CanIdType：指定CanHwFilterCode值是否为标准帧ID（11位）,扩展帧ID（29位），还是CANID可以为标准帧或者扩展帧。
CanObjectId：保存HRH()或HTH的句柄ID。这个参数的值在给定的CAN驱动程序中是唯一的，它应该从0开始，没有任何间隙。
CanObjectType：邮箱类型是接收还是发送。
CanControllerRef：HOH所关联的CAN控制器的参考。

我们需要先建立接收报文的HWObject，再建立发送的，下面是实验用到的整体配置。

CanHwFilter

这个容器只对接收的HWObject（HRH）有效，包含硬件过滤器的配置（接收ID与ID_Mask）。发送的HWObject不需要配置。

IRQ配置

每个CAN节点一组，每组四个节点。

根据下图手册，找到CAN02对应的中断线。

对应的中断为一类中断和服务路由到CPU0(都为默认配置，不需要修改),最终中断配置如下。

MCU配置

配置CAN时钟源频率,需要注意的配置如下。

mcumcanclocksourcesselection：用于选择不同的时钟源，MCAN_CLOCK_SOURCE_MCANI_SEL1时钟源为fMCANI，MCAN_CLOCK_SOURCE_OSC_SEL2时钟源为Main oscillator。

ResourceM配置

配置使用资源，分配核，在Core0中添加CAN,并关联CanController_0。

CAN驱动调试

标准CAN测试代码与结果

测试代码如下，主要包含一个初始化的过程和以50ms为周期发送报文。

uint8 Buffer_TX0[8];
uint8 Buffer_RX0[8] ;
Can_PduType TestPduInfo[ ] =
{
	{0,8, 0x100, Buffer_RX0 },
	{0,8, 0x510, Buffer_TX0 },
};
 
Can_ReturnType Can_Return = CAN_OK;
 
void Can_DemoFunction(void)
{
    IrqCan_Init();
	SRC_CAN_CAN0_INT0.B.SRE = 1;
	SRC_CAN_CAN0_INT1.B.SRE = 1;
	SRC_CAN_CAN0_INT2.B.SRE = 1;
	SRC_CAN_CAN0_INT3.B.SRE = 1;
	Can_17_McmCan_Init(&Can_17_McmCan_Config);
	Can_17_McmCan_SetControllerMode(Can_17_McmCanConf_CanController_CanController_0, CAN_T_START);
	Can_17_McmCan_EnableControllerInterrupts(Can_17_McmCanConf_CanController_CanController_0);
	uint8 i;
	/*-----------------test the can   ---------------------*/
	for(i = 0; i < 8; i++)
	{
		Buffer_TX0[i]= i;
	}
	TestPduInfo[1].id = 0x666;
    while(1)
    {
	    Can_Return = Can_17_McmCan_Write(Can_17_McmCanConf_CanHardwareObject_CanHardwareObject_StandTx, &TestPduInfo[1]);
        Delay(50);
    }
}

CAN帧ID为0x666的报文被以50ms正常发送。

接收结果测试则发送CANID为0x100，Data为0x11 0x22 0x33 0x00的CAN报文，通过调试器仿真在CanIf接收回调里打断点来查看是否接收成功如下图。

CANFD测试代码与结果

代码如下，与标准帧不同的地方在于数据为64字节，而CANID是或上了0x40000000，例如本例子的0x123就要设置为0x40000123，从而控制发送CANFD帧。

uint8 tx_data_Fd[64] =
{ 0x39, 0x22, 0x33, 0x44, 0x55, 0x66, 0x77, 0x88, 0x99, 0x11, 0x22, 0x33,
  0x44, 0x55, 0x66, 0x77, 0x88, 0x99, 0x01, 0x02, 0x15, 0x16, 0x17, 0x18, 0x91,
  0x92, 0x93, 0x94, 0x95, 0x96, 0x97, 0x98
};
/* CAN Frame PDU Info for FD */
Can_PduType PduInfo_FD[] =
{
  {2,  32, 0x40000123, tx_data_Fd },
  {2,  32, 0x40000111, tx_data_Fd },
};
 
Can_ReturnType Can_Return = CAN_OK;
 
void Can_DemoFunction(void)
{
    IrqCan_Init();
	SRC_CAN_CAN0_INT0.B.SRE = 1;
	SRC_CAN_CAN0_INT1.B.SRE = 1;
	SRC_CAN_CAN0_INT2.B.SRE = 1;
	SRC_CAN_CAN0_INT3.B.SRE = 1;
	Can_17_McmCan_Init(&Can_17_McmCan_Config);
	Can_17_McmCan_SetControllerMode(Can_17_McmCanConf_CanController_CanController_0, CAN_T_START);
	Can_17_McmCan_EnableControllerInterrupts(Can_17_McmCanConf_CanController_CanController_0);
    while(1)
    {
		Can_Return = Can_17_McmCan_Write(Can_17_McmCanConf_CanHardwareObject_CanHardwareObject_CANFD, &PduInfo_FD[0]);
        Delay(50);
    }
}

测试需要的CANoe设置500k为控制器波特率，5000k为数据域波特率。

测试结果如下图

扩展帧测试代码与结果

代码如下，注意ID是或上了一个0x80000000，表明发送的为扩展帧。

uint8 tx_data_1[8] = {0x91, 0x92, 0x93, 0x94, 0x95, 0x96, 0x97, 0x98 };
Can_PduType PduInfo_ExtId[] =
{
  {0, 8, 0x9AAAAAAA, tx_data_1},
  {0, 8, 0x81111111, tx_data_1}
};
 
Can_ReturnType Can_Return = CAN_OK;
 
void Can_DemoFunction(void)
{
    IrqCan_Init();
	SRC_CAN_CAN0_INT0.B.SRE = 1;
	SRC_CAN_CAN0_INT1.B.SRE = 1;
	SRC_CAN_CAN0_INT2.B.SRE = 1;
	SRC_CAN_CAN0_INT3.B.SRE = 1;
	Can_17_McmCan_Init(&Can_17_McmCan_Config);
	Can_17_McmCan_SetControllerMode(Can_17_McmCanConf_CanController_CanController_0, CAN_T_START);
	Can_17_McmCan_EnableControllerInterrupts(Can_17_McmCanConf_CanController_CanController_0);
    while(1)
    {
	    Can_Return = Can_17_McmCan_Write(Can_17_McmCanConf_CanHardwareObject_CanHardwareObject_Extern, &PduInfo_ExtId[0]);
        Delay(50);
    }
}

测试结果如下。