【RA6M3 HMI Board评测挑战】-瑞萨RA6M3上的CAN实践

一.准备
基于RT-Thread Studio

1.1安装BSP包

注意GNU工具链版本

1.2 芯片资料
1.3FSP
1.4代码仓库

1.5创建工程
菜单栏
文件->新建->RT-Thread项目
设置如下

接上串口P205 P206
115200-8-N-1

二.CAN模块硬件部分介绍

TP5设置了一个测试点,可以测试Vref的VDD/2的电压,辅助确认芯片是否正常。

R76 R77构成了120欧终端电阻,C67起到滤波作用,这个电容不能大，否则影响高速时信号边沿，导致边沿变迟缓可能导致采样错误。

RS用于Slope-Control控制输入,默认接GND即High-Speed模式。

三.CAN模块介绍
参考《Renesas RA6M3 Group User’s Manual: Hardware》的《37. Controller Area Network (CAN) Module》

3.1特征
支持ISO11898-1 标准和扩展帧
支持最高1 Mbps
32个消息邮箱:每一个都可以独立配置为接收或发送;或者24个配置为接受或发送，剩余的8个配置为4级收发FIFO。
支持数据帧和远程帧接收，可配置只接收标准帧或者扩展帧或者混合帧，可配置单次接收模式，可配置溢出时数据是保存还是丢弃，每个邮箱可单独配置接收完成中断使能。
4个邮箱共用一个，一共8个接收过滤器，每个邮箱可单独使能过滤。
支持数据帧和远程帧发送，可配置只发送标准帧或者扩展帧或者混合帧，可配置单次发送模式，广播功能，优先级可由ID或者邮箱序号决定，支持发送中止且有中止完成标志，每个邮箱可单独配置接发送成中断使能。
从总线断开状态恢复的模式转换可选择为：1.符合ISO11898-1规范2.总线断开进入时自动进入CAN停止模式3.总线断开完成时自动进入CAN停止模式4.通过软件进入CAN停止模式5.通过软件转换到错误活动状态。
监控CAN总线错误，包括填充错误、格式错误、ACK错误、15位CRC错误、位错误和ACK分隔符错误。检测到错误状态的转换，包括错误警告、被动错误、总线关闭进入和总线关闭恢复。支持读取错误计数器。
使用16位计数器的时间戳功能，可选择1位、2位、4位和8位时间周期的参考时钟
支持五种中断源：接收完成、发送完成、接收FIFO、发送FIFO和错误中断。
停止CAN时钟以降低功耗。
三个软件支持单元：接收过滤器;邮箱搜索支持，包括接收邮箱搜索、发送邮箱搜索和邮件丢失搜索;通道搜索支持。
时钟源来自PCLKB 或 CANMCLK
可用于评估的三种测试模式:仅听模式;自检模式0（外部环回）;自检模式1（内部环回）。
可以设置模块停止状态以降低功耗.

3.2框图

3.3操作模式
CAN模块的操作模式包括：CAN复位模式,CAN停止模式,CAN操作模式,CAN睡眠模式。状态切换如下图:

3.4时序设置
时序设置很重要
时钟源
CAN模块有一个CAN时钟发生器，可通过BCR寄存器中的CCLKS和BRP[9:0]位进行设置。图显示了CAN时钟发生器的框图
CCLKS选择时钟源来自与PCLKB还是EXTAL
BPR设置时钟分频最后得到fCANCLK

3.5时序设置

3.6中断

四.CAN驱动介绍
4.1添加CAN驱动
按如下设置并保存，也可以使用env设置

添加的代码位置如下

4.2使能硬件CAN
右键点击工程，打开env环境

4.3测试代码
CANboardSConscript下添加

if GetDepend(['RT_USING_CAN']):
src += Glob('ports/can_test.c')
刷新scons配置

添加的测试代码如下

该代码使用can0，创建接收线程接收can数据，接收到后打印信息，同时导出命令can_sample，执行一次命令发送一帧CAN数据。

五.回环测试
rt_device_open后添加一行，设置为回环模式
rt_device_control(can_dev,RT_CAN_CMD_SET_MODE,RT_CAN_MODE_LOOPBACK);

编译运行，help可以看到对应的命令can_sample

六.问题
can_sample can0
只能执行一次

static rt_device_t can_dev = NULL;

设置只有未初始化才初始化

if(can_dev == NULL)
{
    if (argc == 2)
    {
        rt_strncpy(can_name, argv[1], RT_NAME_MAX);
    }
    else
    {
        rt_strncpy(can_name, CAN_DEV_NAME, RT_NAME_MAX);
    }
    can_dev = rt_device_find(can_name);
    if (!can_dev)
    {
        rt_kprintf("find %s failed!n", can_name);
        return RT_ERROR;
    }
    rt_sem_init(&rx_sem, "rx_sem", 0, RT_IPC_FLAG_FIFO);
    res = rt_device_open(can_dev, RT_DEVICE_FLAG_INT_TX | RT_DEVICE_FLAG_INT_RX);
    RT_ASSERT(res == RT_EOK);
    rt_device_control(can_dev,RT_CAN_CMD_SET_MODE,RT_CAN_MODE_LOOPBACK);
    thread = rt_thread_create("can_rx", can_rx_thread, RT_NULL, 1024, 25, 10);
    if (thread != RT_NULL)
    {
        rt_thread_startup(thread);
    }
    else
    {
        rt_kprintf("create can_rx thread failed!n");
    }

}
这样就可以反复进行can_sample测试

七.CAN驱动分析
7.1测试代码
boardportscan_test.c
见前面的测试

7.2硬件抽象层
librariesHAL_Driversdrv_can.c drv_can.h
导出了初始化函数，启动时自动根据链接脚本放置的位置调用该函数
INIT_BOARD_EXPORT(rt_hw_can_init);

通过接口
result = rt_hw_can_register(&can_obj[i].can_dev, can_obj[i].config->name, can_obj[i].can_dev.ops, RT_NULL);
注册几个关键的数据结构
重点是如下结构体，即操作底层硬件的接口，驱动层即通过注册的该opt结构进行底层硬件操作

const struct rt_can_ops ra_can_ops =
{
.configure = ra_can_configure,
.control = ra_can_control,
.sendmsg = ra_can_sendmsg,
.recvmsg = ra_can_recvmsg
};
librariesHAL_Driversconfigra2l1can_config.h中的

#if defined(BSP_USING_CAN0)
#ifndef CAN0_CONFIG
#define CAN0_CONFIG
{
.name = "can0",
.num_of_mailboxs = CAN_NO_OF_MAILBOXES_g_can0,
.p_api_ctrl = &g_can0_ctrl,
.p_cfg = &g_can0_cfg,
}
#endif /* CAN0_CONFIG /
#endif / BSP_USING_CAN0 */
则定义的芯片相关的操作数据结构和设备名字。

7.3组件层
rt-threadcomponentsdriverscancan.c

导出了命令
MSH_CMD_EXPORT_ALIAS(cmd_canstat, canstat, stat can device status);

rt_hw_can_register注册以下接口，即组件设备的驱动API

device- >init        = rt_can_init;
device- >open        = rt_can_open;
device- >close       = rt_can_close;
device- >read        = rt_can_read;
device- >write       = rt_can_write;

device->control = rt_can_control;
7.4设备层
更通用的设备层通过设备名找到设备句柄
rt_device_find

设备打开等操作时rt_device_open通过设备句柄调用组件层的API，

rt_can_open等，而组件层调用硬件抽象层的接口，硬件抽象层再调用IC的固件库实现硬件操作。

八.总结
得益于RT_Thread比较好的设备驱动框架，设备驱动的扩展非常方便，直接配置IC固件库，实现硬件抽象层即可，组件层和设备层驱动都是通用的。