CANFD通信基础配置与介绍

英飞凌TC397的CAN接口符合CAN 2.0B标准，支持高速、低速和单线CAN通信。它具有丰富的CAN控制功能、数据缓存、错误检测和纠错机制，可保证稳定、可靠的通信。该微控制器还支持CAN FD（Flexible Data-Rate）协议，可提供更高的数据传输速率和更灵活的通信方式。CAN通信是车载局域网通信的主要实时控制网络，目前行业内CANFD是主流的CAN通信方式,CAN FD帧具有向下兼容BasicCAN的特点，可以更快地传输的有效负载可缩短传输时间,即总线负载率降低。另一方面,可以同时传输更长的数据场,即只需使用一个CANFD帧。

在Can模块中主要是配置通道地址的选择，收发信号类型等，首先要确定你要配置哪个can通道，可以在对应的硬件手册中查到这个通道对应的CanController BaseAddress，一般情况下，CanBusoff，CanRx，CanTx，CanWakeup配置成中断形式。如果要配成INTERRUPT类型的，则需要Irq以及Os模块来配合使用。波特率的配置可以参考公式，根据你计算的值配置好就行，如果需要配置，则只需要在CanController FdBaudrateConfig中配置相应的参数即可。

1 CAN通信介绍

1.1 CAN电平

TC397MCU有3个CAN内核，每个kernel各有4个节点，理论上可以支持12路can

1.2 帧类型

CAN帧分类有数据帧，远程帧，错误帧》

1.3 CAN波形

数据传输正确的基本前提是网络中通信节点之间同步。起始位(帧起始-SOF)的隐性至显性的跳变沿用于同步CAN报文。之后重同步( resynchronization )机制用于保持同步,直到报文传偷结束为止。重同步机制基于对隐性至显性跳变沿的评估。位填充机制保证了传输过程中有足够的跳变沿。ISO 11898-1规定,发送方在传输确定续5个相同位后必须传输一个相反的位;即使连续5个相同位后本就是一个相反位,也需要添加填充位。由于位填充从以SOF的传输为开始,以CRC序列的最后一位的传输为结束,因此在传输包含8个数据字节的标准格式的数据帧时,在极限情况下,应有24个填充位。所以,理论上标准格式教据帧最多包含132位。

1.4 采样点

车载通信中CAN传输段波特率为500Khz，CANFD数据段波特率为2Mhz，采样点设置CAN 75%，CANFD为80%。

MCU配置的对应于CAN时钟为Fsys系统时钟，经过BRP分频系数分频后为Fcan，通过（3）可以算出传输一个tq的时间为:50ns，位时间为：2us，可以计算出传输一个bit一共需要40个，其中采样点80%可以由计算出Tprop

需要的时间23个Tq,相位缓冲段Tb1和Tb2需要的时间为8个Tq，CANFD数据段波特率和CAN计算相同。

1.5 报文过滤

节点通过控制器中过滤码（Filter Code ）和掩码（Mask Code），再检验总线上消息的标识符，来判断是否接收该消息（Message Filtering）。FilterMask是Rx过滤器，通过对过滤器的设置可以过滤特定的CanID的数据，也可以接收任意CanID的数据。应用时，应根据实际接收的报文配置，最大限度降低Controller的性能损耗。

1.6 CAN错误跟踪

为在网络范围内确保数据一致,CAN网络中的每个节点都有权终止任何被认为是故障的CAN报文。将正确CAN报文错人为故障的CAN节点同样具有此权利。为防止传输介质发生拥堵,CAN协议规定了错误跟踪,用于确保CAN节点能够区分体偶发干扰和持久性干扰。

每个CAN控制器都有一个TEC (Transmit Error Counter,发送错误计数器)和一个REC (Receive Error Counter,接仅错误计数器)。如果数据帧或远程帧传输成功,相关的错误计数器将递减(TEC=TEC-1;REC=REC-1)。错误标志的检测和后续传输会导致相关错误计数器根据特定规则递增。对于发送方,适用以下规则:TEC=TEC+8。检测到错误的接收方将其REC递增一个单位(REC=REC+1)。对于引起错误的接收方,适用以下规则:REC=REC+8。

1）主动错误(ErrorActive)

根据特定的错误计数,CAN控制器可以切换错误状态。CAN控制器启动后将进入"主动错误"正常状态。在该状态下CAN控制器在检测到错误后发送六个显性位(主动错误标志)。超出限制(TEC>127;REC>127)时,CAN控制器将切换为"被动错误(Error Passive)"状态。

2）被动错误(Error Passive)

处于"被动错误"状态的CAN控制器只能通过发送六个相同的隐性位来指示检测到的错误。这可以防止检测错误的接收方将检测到的错误全局化。此外,发送两个连续的数据帧或远程帧时,处于"被动错误"状态的CAN控制器必须等待"暂停传输时间"(8个位)。

3）Bus Off

如果CAN控制器发生故障或错误累积过多,则会进入"Bus Off"状态,CAN控制器与CAN总线断开连接。只能通过软件恢复(强制等待时间为128x11位)或通过硬件复位来退出"Bus-Off"状态

2 CAN基础配置

驱动层的主要配置包括采样点、FilterMask、报文收发上下文处理和Mailbox的设计分配。

Mailbox分为Full CAN和Basic CAN，在CAN Driver中的Full CAN与Basic CAN是用来修饰HOH的类型参数，该参数可以通过CanObejctType进行定义。

Full CAN一般表示”一对一“仅存在1个的Hardware Object与之对应，且该Full CAN类型的Hardware Object与特定的CAN ID Message绑定(常用于应用报文)；

Basic CAN一般表示”一对多“存在1个或者多个的Hardware Object与之对应，且该Basic CAN类型的Hardware Object与非特定的CAN ID Message或者一定范围内的CAN ID Message绑定；当硬件资源较为充足且无需过多考虑新数据可能覆盖老数据的场景，一般推荐将HOH配置成FULL CAN类型。(常用于NM和部分节点的NM报文)；

2.1 引脚分配TX/RX

MCU控制的CAN Controller可以接在这些引脚上。

2.2 中断、轮询

1) 当节点采取轮询方式发送，需要添加 CanMainFunctionRWPeriods的配置 CanMainFunction Read/Write周期。

2) CanBusoffProcessing: BusOff 事件采用中断方式处理 CAN节点 。

3) CanRxProcessing/CanTxProcessing :设置CAN节点报文TX/RX为轮询/中断方式。

4）CanControllerBaseAddress ：配置的 CAN节点的地址值,参考SRC中断源地址。

2.3 波特率配置

一路 CAN 节点可以对应多 组波特率配置，配置CanControllerBaudrateConfig参数，参考企标中DBC要求采样点和波特率设置。

CanControllerTrcvDelayCompensationOffset：配置 CAN 节点 CANFD 延时补偿时间。

2.4 Can HardwareObject 配置

配置 CAN 节点的发送 MO（Message Object）参数。

1）CanHandleType ：配置BASIC, FULL

2）CanIdType ：配置帧类型EXTENDED, MIXED, STANDARD

3）CanObjectType ：配置RECEIVE, TRANSMIT

4）CanMainFunctionRWPeriodRef：若CAN 节点是采用轮询方式收发，则隶属于该节点的 MO 需要添加轮询周期

2.5 滤波配置

接收节点通过控制器中过滤码（Filter Code ）和掩码（Mask Code）。

根据can需要接收的Id范围,按位&运算获得掩码，过滤码关心bit为1，其它设为0。

3 IRQ配置

配置 CAN 节点发送中断，当CAN节点发送采用中断方式，需要配置 Irq 模块。

1）IrqCanSRnPrio  : 配置CANn发送中断优先级。

2） IrqCanSRnCat  :配置CAT1, CAT2​。​

3） IrqCanSR0Tos ：配置CPU0, CPU1, CPU2, CPU3, CPU4, CPU5, DMA。