CAN模块系统框图

CAN的英文全称：Control Area Network

Microchip下32位ARM MCU的CAN模块框图如下：

• 遵循ISO 11898-1:2015标准
  • 兼容Bosch CAN 2.0A, B标准和ISO CAN FD标准
• CAN消息的存储都放在MCU内部的SRAM，通过高速总线进行访问
  • 需要单个或者2个外部消息RAM

Microchip MCC Harmony下CAN模块配置选项

CAN模块工作模式

在MCC配置模式下，添加CAN模块后进行配置

• NORMAL (CAN 2.0B模式)：
• CAN FD模式：
• Restricted Operation Mode (限制性操作模式):
  • 节点能够接收数据帧和远程帧
  • 能够对接收到的有效帧进行应答
  • 不能发送数据帧、远程帧、主动错误帧和过载帧
  • 当CAN 发送时无法及时从外部RAM中读到数据，会自动进入该模式，需手动进入配置模式，清除ASM标志位
  • 该模式可以用来实现CAN波特率自适应 (工作在不同波特率，当收到有效帧后手动退出该模式)
• Bus Monitoring Mode: (总线监听模式):
  • 节点能够接收数据帧和远程帧
  • 节点不能传输数据
  • 用来分析CAN总线上的数据
  • 需要单个或者2个外部消息RAM
• External Loop Back Mode (外部回环模式):
  • 数据帧在内部回环并会发送到总线上
  • 可以用来做硬件测试
• Internal Loop Back Mode: (内部回环模式):
  • CAN数据帧在内部回环，不发送到总线上
  • 可以用来做自我诊断
    

CAN模块中断模式

• 开启Interrupt Mode (建议勾选):
  • 提供Tx FIFO/Event, Rx FIFO和中断回调注册接口
  • CAN初始化时开启CAN中断
  • 有CAN中断处理函数，在中断处理中调用注册的回调接口
• 不选中Interrupt Mode:
  • 提供CAN中断状态查询和清除接口
  • 提供Tx Event和Rx FIFO状态查询接口

CAN工作速率Bit Timing Calculation配置

CAN的工作速率和采样点计算公式如下：
CAN波特率计算公式 =
CAN Clock Freq/Rate Prescaler/(1+TSEG1+TSEG2)
采用点计算公式 =
(1+TSEG1)/(1+TSEG1+TSEG2)

MCC支持自动计算比特率，只需要输入所需要的工作速率：

CAN 接收的配置

• RX FIFOx配置：
  • 包括RX FIFOx深度、RX FIFOx中断触发门槛
  • 覆盖模式(Overwrite)还是阻塞模式(Blocking)
• RX Buffer配置：
  • RX Buffer的深度（可以存多少个CAN数据帧）

CAN RX工作在阻塞模式：

• 在阻塞模式下RX FIFO工作流程：
  • 开始工作时Get Index和Put Index索引值都为0
  • 新收的数据帧存储在Put Index所指向的FIFO存储区
  • Put Index值自动+1 (0 ~ 63)
  • 当FIFO所有单元存满(Get Index == Put Index)
  • 新接收的数据帧会被丢弃

CAN RX工作在覆盖模式：

• 在覆盖模式下RX FIFO工作流程：
  • 开始工作时Get Index和Put Index索引值都为0
  • 新收的数据帧存储在Put Index所指向的FIFO存储区
  • Put Index值自动+1 (0 ~ 63)
  • 当FIFO所有单元存满(Get Index == Put Index)
  • 新接收的数据帧会覆盖最旧的数据
  • Put Index值自动+1

CAN RX工作在FIFO模式和Buffer模式的对比：

• RX FIFO模式：

  • CAN模块提供2个RX FIFO，FIFO0和FIFO1
  • 每个FIFO最大的存储深度是64(64个完整CAN数据帧)
  • 通过过滤器的设置可指定接收数据帧存储到指定FIFO
  • FIFO存储的数据帧读取遵循先入先出的原则
  • 可以配置为高优先级帧的缓存区
  • 可通过配置将普通帧和高优先级帧存放在不同FIFO

• RX Buffer模式：

  • CAN模块提供1个专属RX Buffer
  • Buffer最大的存储深度是64(64个完整CAN数据帧)
  • 通过过滤器的设置可指定接收数据帧存储到Buffer
  • 可以指定位置读取存储在Buffer里的数据帧
  • Buffer里存储进新数据后该buffer区域会被锁定直到数据被取走并手动清除标志位信息
  • 可以用来存储CAN的debug message

CAN 发送的配置

• TX FIFO 配置：
  • 包括TX FIFO深度（最大32个存储深度）
  • 发送的数据遵循先入先出原则
  • 通过Watermark来设置TX FIFO空闲中断门槛
• TX Pause配置：
  • 满足AUTOSAR关于transmit cancellation要求
  • 满足ECU某些场合需要优先级控制的要求
• TX Buffer配置：
  • TX Buffer的深度（最大32个存储深度）
  • 可以往指定的TX Buffer存储单元写入数据
  • 在发送的帧的ID都是相同的情况下，编号越小的TX Buffer具备更高的发送优先级
  • TX Buffer里面帧的ID越小，发送优先级越高
  • TX Buffer和TX FIFO混用的情况下，TX Buffer里面某个帧的ID值如果小于FIFO里面下一个发送帧的ID，则Buffer里的具有更小ID的帧会优先发送

CAN 过滤器工作流程说明

• CAN 帧过滤器处理流程：
  • 根据帧ID判定是标准帧还是扩展帧
  • 判断是否为远程帧
    • 未使能远程帧接收则直接丢弃接收到的远程帧
  • 判断是否开启了帧过滤器
    • 未开启任何过滤器则认为接收的帧不匹配
    • 有开启过滤器则执行过滤规则
  • 判断接收的帧是否满足匹配规则
    • 如拒绝接收不满足匹配规则的帧则直接丢弃
    • 满足匹配规则的帧将会被放入接收缓存区
  • 判断接收缓存区是否空闲
    • 缓存区未空则存储接收的数据帧
    • 缓存区满(阻塞模式)则丢弃接收的数据帧

CAN 过滤器的配置

• Store in RX FIFOx：
  • 满足过滤规则的帧将存储在指定的FIFO中
• Set Priority：
  • 接收的帧标记优先级并不存储
  • 会触发HPM(High Priority Message)中断
• Set Priority and store in RX FIFO x：
  • 满足过滤规则的帧将存储在指定的FIFO中
  • 接收的帧标记为高优先级
  • 会触发HPM(High Priority Message)中断
  • 标记为高优先级的帧需要遵循先入先出原则
• Store into RX Buffer：
  • 满足过滤规则的帧将存储在对应的Buffer中
  • Buffer中的数据必须及时处理
  • 否则新收的数据会被拒收