Linux CAN 驱动实验
目錄
- CAN 協(xié)議簡析
- 何為CAN
- CAN 電氣屬性
- 顯隱性電平
- 接線
- 端接電阻
- 速度距離
- CAN 協(xié)議
- 1、數(shù)據(jù)幀
- 2、遙控幀
- 3、錯誤幀
- 4、過載幀
- 5、幀間隔
- CAN 速率
- I.MX6ULL FlexCAN 簡介
- 硬件原理圖分析
- 實驗程序編寫
- 修改設備樹
- 使能Linux 內核自帶的FlexCAN 驅動
- FlexCAN 測試
- 檢查CAN 網卡設備是否存在
- 移植iproute2
- 移植can-utils 工具
- CAN 通信測試
CAN 是目前應用非常廣泛的現(xiàn)場總線之一，主要應用于汽車電子和工業(yè)領域，尤其是汽車領域，汽車上大量的傳感器與模塊都是通過CAN 總線連接起來的。CAN 總線目前是自動化領域發(fā)展的熱點技術之一，由于其高可靠性，CAN 總線目前廣泛的應用于工業(yè)自動化、船舶、汽車、醫(yī)療和工業(yè)設備等方面。I.MX6ULL 自帶了CAN 外設，因此可以開發(fā)CAN 相關的設備，本章我們就來學習一下如何驅動I.MX6U-ALPHA 開發(fā)板上的CAN 接口。
CAN 協(xié)議簡析
有關CAN 協(xié)議詳細內容請參考開發(fā)板資料里面由瑞薩電子編寫的《CAN 入門教程》，路徑為：4、參考資料->CAN 入門教程.pdf，本小節(jié)參考自此教程。
何為CAN
CAN 的全稱為Controller Area Network，也就是控制局域網絡，簡稱為CAN。CAN 最早是由德國BOSCH(博世)開發(fā)的，目前已經是國際標準(ISO 11898)，是當前應用最廣泛的現(xiàn)場總線之一。BOSCH 主要是做汽車電子的，因此CAN 一開始主要是為汽車電子準備的，事實也是如此，CAN 協(xié)議目前已經是汽車網絡的標準協(xié)議。當然了，CAN 不僅僅應用于汽車電子，經過幾十年的發(fā)展，CAN 協(xié)議的高性能和高可靠性已經得到了業(yè)界的認可，目前除了汽車電子以外也廣泛應用于工業(yè)自動化、醫(yī)療、工業(yè)和船舶等領域。
以汽車電子為例，汽車上有空調、車門、發(fā)動機、大量傳感器等，這些部件都是通過CAN總線連在一起形成一個網絡，車載網絡結構如圖66.1.1.1 所示：
圖66.1.1.1 中各個單元通過CAN 總線連接在一起，每個單元都是獨立的CAN 節(jié)點。同一個CAN 網絡中所有單元的通信速度必須一致，不同的網絡之間通信速度可以不同。比如圖66.1.1.1 中125Kbps 的CAN 網絡下所有的節(jié)點速度都是125Kbps 的，整個網絡由一個網關與其他的網絡連接。
CAN 的特點主要有一下幾點：
-
①、多主控制
在總線空閑時，所有單元都可以發(fā)送消息（多主控制），而兩個以上的單元同時開始發(fā)送消息時，根據(jù)標識符（Identifier 以下稱為ID）決定優(yōu)先級。ID 并不是表示發(fā)送的目的地址，而是表示訪問總線的消息的優(yōu)先級。兩個以上的單元同時開始發(fā)送消息時，對各消息ID的每個位進行逐個仲裁比較。仲裁獲勝（被判定為優(yōu)先級最高）的單元可繼續(xù)發(fā)送消息，仲裁失利的單元則立刻停止發(fā)送而進行接收工作。 -
②、系統(tǒng)的柔軟性
與總線相連的單元沒有類似于“地址”的信息。因此在總線上增加單元時，連接在總線上的其它單元的軟硬件及應用層都不需要改變。 -
③、通信速度快，距離遠
最高1Mbps（距離小于40M），最遠可達10KM（速率低于5Kbps）。 -
④、具有錯誤檢測、錯誤通知和錯誤恢復功能
所有單元都可以檢測錯誤（錯誤檢測功能），檢測出錯誤的單元會立即同時通知其他所有單元（錯誤通知功能），正在發(fā)送消息的單元一旦檢測出錯誤，會強制結束當前的發(fā)送。強制結束發(fā)送的單元會不斷反復地重新發(fā)送此消息直到成功發(fā)送為止（錯誤恢復功能）。 -
⑤、故障封閉功能
CAN 可以判斷出錯誤的類型是總線上暫時的數(shù)據(jù)錯誤（如外部噪聲等）還是持續(xù)的數(shù)據(jù)錯誤（如單元內部故障、驅動器故障、斷線等）。由此功能，當總線上發(fā)生持續(xù)數(shù)據(jù)錯誤時，可將引起故障的單元從總線上隔離出去。 -
⑥、連接節(jié)點多
CAN 總線是可同時連接多個單元的總線。可連接的單元總數(shù)理論上是沒有限制的。但實際上可連接的單元數(shù)受總線上的時間延遲及電氣負載的限制。降低通信速度，可連接的單元數(shù)增加；提高通信速度，則可連接的單元數(shù)減少。
CAN 電氣屬性
顯隱性電平
CAN 總線使用兩根線來連接各個單元：CAN_H 和CAN_L，CAN 控制器通過判斷這兩根線上的電位差來得到總線電平，CAN 總線電平分為顯性電平和隱性電平兩種。
- 顯性電平表示邏輯“0”，此時CAN_H 電平比CAN_L 高，分別為3.5V 和1.5V，電位差為2V。
- 隱形電平表示邏輯“1”，此時CAN_H 和CAN_L 電壓都為2.5V 左右，電位差為0V。
CAN 總線就通過顯性和隱形電平的變化來將具體的數(shù)據(jù)發(fā)送出去，如圖66.1.2.1 所示：
接線
CAN 總線上沒有節(jié)點傳輸數(shù)據(jù)的時候一直處于隱性狀態(tài)，也就是說總線空閑狀態(tài)的時候一直處于隱性。CAN 網絡中的所有單元都通過CAN_H 和CAN_L 這兩根線連接在一起，如圖66.1.2.2 所示：
端接電阻
途中所有的CAN 節(jié)點單元都采用CAN_H 和CAN_L 這兩根線連接在一起，CAN_H 接CAN_H、CAN_L 接CAN_L，CAN 總線兩端要各接一個120Ω的端接電阻，用于匹配總線阻抗，吸收信號反射及回撥，提高數(shù)據(jù)通信的抗干擾能力以及可靠性。
速度距離
CAN 總線傳輸速度可達1Mbps/S，最新的CAN-FD 最高速度可達5Mbps/S，甚至更高，CAN-FD 不在本章討論范圍，感興趣的可以自行查閱相關資料。CAN 傳輸速度和總線距離有關，總線距離越短，傳輸速度越快。
CAN 協(xié)議
通過CAN 總線傳輸數(shù)據(jù)是需要按照一定協(xié)議進行的，CAN 協(xié)議提供了5 種幀格式來傳輸數(shù)據(jù)：數(shù)據(jù)幀、遙控幀、錯誤幀、過載幀和幀間隔。其中數(shù)據(jù)幀和遙控幀有標準格式和擴展格式兩種，標準格式有11 位標識符(ID)，擴展格式有29 個標識符(ID)。這5 中幀的用途見表66.1.3.1：
| 數(shù)據(jù)幀 | 用于CAN節(jié)點單元之間進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)膸?/td> |
| 遙控幀 | 用于接收單元向具有相同ID 的發(fā)送單元請求數(shù)據(jù)的幀 |
| 錯誤幀 | 用于當檢測出錯誤時向其它單元通知錯誤的幀 |
| 過載幀 | 用于接收單元通知其尚未做好接收準備的幀 |
| 間隔幀 | 用于將數(shù)據(jù)幀及遙控幀與前面的幀分離開來的幀 |
1、數(shù)據(jù)幀
數(shù)據(jù)幀由7 段組成：
①、幀起始，表示數(shù)據(jù)幀開始的段。
②、仲裁段，表示該幀優(yōu)先級的段。
③、控制段，表示數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)及保留位的段。
④、數(shù)據(jù)段，數(shù)據(jù)的內容，一幀可發(fā)送0~8 個字節(jié)的數(shù)據(jù)。
⑤、CRC 段，檢查幀的傳輸錯誤的段。
⑥、ACK 段，表示確認正常接收的段。
⑦、幀結束，表示數(shù)據(jù)幀結束的段。
數(shù)據(jù)幀結構如圖66.1.3.1 所示：
圖66.1.3.1 給出了數(shù)據(jù)幀標準格式和擴展格式兩種幀結構，圖中D 表示顯性電平0、R 表示隱性電平1，D/R 表示顯性或隱性，也就是0 或1，我們來簡單分析一下數(shù)據(jù)幀的這7 個段。
①、幀起始
幀起始很簡單，標準格式和擴展格式都是由一個位的顯性電平0 來表示幀起始。
②、仲裁段
仲裁段表示幀優(yōu)先級，仲裁段結構如圖66.1.3.2 所示：
標準格式和擴展格式的仲裁段不同，從圖66.1.3.2 可以看出，標準格式的ID 為11 位，發(fā)送順序是從ID10 到ID0，最高7 位ID10~ID4 不能全為隱性(1)，也就是禁止0X1111111XXXXX這樣的ID。擴展格式的ID 為29 位，基本ID 從ID28 到ID18，擴展ID 由ID17 到ID0，基本ID 與標準格式一樣，禁止最高7 位都為隱性。
③、控制段
控制段由6 個位構成，表示數(shù)據(jù)段的字節(jié)數(shù)，標準格式和擴展格式的控制段略有不同，如圖66.1.3.3 所示：
圖66.1.3.3 中r1 和r0 為保留位，保留位必須以顯性電平發(fā)送。DLC 為數(shù)據(jù)長度，高位在前，DLC 段有效值范圍為0~8。
④、數(shù)據(jù)段
數(shù)據(jù)段也就是幀的有效數(shù)據(jù)，標準格式和擴展格式相同，可以包含0~8 個字節(jié)的數(shù)據(jù)，從最高位(MSB)開始發(fā)送，結構如圖66.1.3.4 所示：
注意，圖66.1.3.4 中數(shù)據(jù)段的0~64 為bit，對應到字節(jié)就是0~8 字節(jié)。
⑤、CRC 段
CRC 段保存CRC 校準值，用于檢查幀傳輸錯誤，標準格式和擴展格式相同，CRC 段結構如圖66.1.3.5 所示：
從圖66.1.3.5 可以看出，CRC 段由15 位的CRC 值與1 位的CRC 界定符組成。CRC 值的計算范圍包括：幀起始、仲裁段、控制段、數(shù)據(jù)段，接收方以同樣的算法進行計算，然后用計算得到的CRC 值與此CRC 段進行比較，如果不一致的話就會報錯。
⑥、ACK 段
ACK 段用來確認接收是否正常，標準格式和擴展格式相同，ACK 段結構如圖66.1.3.6 所示：
從圖66.1.3.7 可以看出，ACK 段由ACK 槽(ACK Slot)和ACK 界定符兩部分組成。發(fā)送單元的ACK，發(fā)送2 個隱性位，而接收到正確消息的單元在ACK 槽（ACK Slot）發(fā)送顯性位，通知發(fā)送單元正常接收結束，這個過程叫發(fā)送ACK/返回ACK。發(fā)送ACK 的是所有接收單元中接收到正常消息的單元，所謂正常消息是指不含填充錯誤、格式錯誤、CRC 錯誤的消息，這些接收單元既不處于總線關閉態(tài)也不處于休眠態(tài)的所有接收單元中。
⑦、幀結束
最后就是幀結束段，標準格式和擴展格式相同，幀結束段結構如圖66.1.3.7 所示：
從圖66.1.3.7 可以看出，幀結束段很簡單，由7 位隱性位構成。
2、遙控幀
接收單元向發(fā)送單元請求數(shù)據(jù)的時候就用遙控幀，遙控幀由6 個段組成：
①、幀起始，表示數(shù)據(jù)幀開始的段。
②、仲裁段，表示該幀優(yōu)先級的段。
③、控制段，表示數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)及保留位的段。
④、CRC 段，檢查幀的傳輸錯誤的段。
⑤、ACK 段，表示確認正常接收的段。
⑥、幀結束，表示數(shù)據(jù)幀結束的段。
遙控幀結構如圖66.1.3.8 所示：
從圖66.1.3.8 可以看出，遙控幀結構基本和數(shù)據(jù)幀一樣，最主要的區(qū)別就是遙控幀沒有數(shù)據(jù)段。遙控幀的RTR 位為隱性的，數(shù)據(jù)幀的RTR 位為顯性，因此可以通過RTR 位來區(qū)分遙控幀和沒有數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)幀。遙控幀沒有數(shù)據(jù)，因此DLC 表示的是所請求的數(shù)據(jù)幀數(shù)據(jù)長度，遙控幀的其他段參考數(shù)據(jù)幀的描述即可。
3、錯誤幀
當接收或發(fā)送消息出錯的時候使用錯誤幀來通知，錯誤幀由錯誤標志和錯誤界定符兩部分組成，錯誤幀結構如圖66.1.3.9 所示：
錯誤標志有主動錯誤標志和被動錯誤標志兩種，主動錯誤標志是6 個顯性位，被動錯誤標志是6 個隱性位，錯誤界定符由8 個隱性位組成。
4、過載幀
接收單元尚未完成接收準備的話就會發(fā)送過載幀，過載幀由過載標志和過載界定符構成，過載幀結構如圖66.1.3.10 所示：
過載標志由6 個顯性位組成，與主動錯誤標志相同，過載界定符由8 個隱性位組成，與錯誤幀中的錯誤界定符構成相同。
5、幀間隔
幀間隔用于分隔數(shù)據(jù)幀和遙控幀，數(shù)據(jù)幀和遙控幀可以通過插入幀間隔來將本幀與前面的任何幀隔開，過載幀和錯誤幀前不能插入幀間隔，幀間隔結構如圖66.1.3.11 所示：
圖66.1.3.11 中間隔由3 個隱性位構成，總線空閑為隱性電平，長度沒有限制，本狀態(tài)下表示總線空閑，發(fā)送單元可以訪問總線。延遲發(fā)送由8 個隱性位構成，處于被動錯誤狀態(tài)的單元發(fā)送一個消息后的幀間隔中才會有延遲發(fā)送。
CAN 速率
CAN 總線以幀的形式發(fā)送數(shù)據(jù)，但是最終到總線上的就是“0”和“1”這樣的二進制數(shù)據(jù)，這里就涉及到了通信速率，也就是每秒鐘發(fā)送多少位數(shù)據(jù)，前面說了CAN2.0 最高速度為1Mbps/S。對于CAN 總線，一個位分為4 段：
①、同步段(SS)
②、傳播時間段(PTS)
③、相位緩沖段1(PBS1)
④、相位緩沖段2(PBS2)
這些段由Tq(Time Quantum)組成，Tq 是CAN 總線的最小時間單位。幀由位構成，一個位由4 個段構成，每個段又由若干個Tq 組成，這個就是位時序。1 位由多少個Tq 構成、每個段又由多少個Tq 構成等，可以任意設定位時序。通過設定位時序，多個單元可同時采樣，也可任意設定采樣點。各段的作用和Tq 數(shù)如圖66.1.4.1 所示：
1 個位的構成如圖66.1.4.2 所示：
圖66.1.4.2 中的采樣點是指讀取總線電平，并將讀到的電平作為位值的點。位置在PBS1結束處。根據(jù)這個位時序，我們就可以計算CAN 通信的波特率了。具體計算方法，我們等下再介紹，前面提到的CAN 協(xié)議具有仲裁功能，下面我們來看看是如何實現(xiàn)的。
在總線空閑態(tài)，最先開始發(fā)送消息的單元獲得發(fā)送權。
當多個單元同時開始發(fā)送時，各發(fā)送單元從仲裁段的第一位開始進行仲裁。連續(xù)輸出顯性電平最多的單元可繼續(xù)發(fā)送。實現(xiàn)過程，如圖66.1.4.3 所示：
圖66.1.4.3 中，單元1 和單元2 同時開始向總線發(fā)送數(shù)據(jù)，開始部分他們的數(shù)據(jù)格式是一樣的，故無法區(qū)分優(yōu)先級，直到T 時刻，單元1 輸出隱性電平，而單元2 輸出顯性電平，此時單元1 仲裁失利，立刻轉入接收狀態(tài)工作，不再與單元2 競爭，而單元2 則順利獲得總線使用權，繼續(xù)發(fā)送自己的數(shù)據(jù)。這就實現(xiàn)了仲裁，讓連續(xù)發(fā)送顯性電平多的單元獲得總線使用權。
關于CAN 協(xié)議就講到這里，關于CAN 協(xié)議更詳細的內容請參考《CAN 入門教程》。
I.MX6ULL FlexCAN 簡介
I.MX6ULL 帶有CAN 控制器外設，叫做FlexCAN，FlexCAN 符合CAN2.0B 協(xié)議。FlexCAN完全符合CAN 協(xié)議，支持標準格式和擴展格式，支持64 個消息緩沖。I.MX6ULL 自帶的FlexCAN模塊特性如下：
①、支持CAN2.0B 協(xié)議，數(shù)據(jù)幀和遙控幀支持標準和擴展兩種格式，數(shù)據(jù)長度支持0~8 字節(jié)，可編程速度，最高1Mbit/S。
②、靈活的消息郵箱，最高支持8 個字節(jié)。
③、每個消息郵箱可以配置為接收或發(fā)送，都支持標準和擴展這兩種格式的消息。
④、每個消息郵箱都有獨立的接收掩碼寄存器。
⑤、強大的接收FIFO ID 過濾。
⑥、未使用的空間可以用作通用RAM。
⑦、可編程的回測模式，用于進行自測。
⑧、可編程的優(yōu)先級組合。
……
FlexCAN 支持四種模式：正常模式(Normal)、凍結模式(Freeze)、僅監(jiān)聽模式(Listen-Only)和回環(huán)模式(Loop-Back)，另外還有兩種低功耗模式：禁止模式(Disable)和停止模式(Stop)。
①、正常模式(Normal)
在正常模式下，FlexCAN 正常接收或發(fā)送消息幀，所有的CAN 協(xié)議功能都使能。
②、凍結模式(Freeze)
當MCR 寄存器的FRZ 位置1 的時候使能此模式，在此模式下無法進行幀的發(fā)送或接收，CAN 總線同步丟失。
③、僅監(jiān)聽模式(Listen-Onley)
當CTRL 寄存器的LOM 位置1 的時候使能此模式，在此模式下幀發(fā)送被禁止，所有錯誤計數(shù)器被凍結，CAN 控制器工作在被動錯誤模式，此時只會接收其他CAN 單元發(fā)出的ACK 消息。
④、回環(huán)模式(Loop-Back)
當CTRL 寄存器的LPB 位置1 的時候進入此模式，此模式下FlexCAN 工作在內部回環(huán)模式，一般用來進行自測。從模式下發(fā)送出來的數(shù)據(jù)流直接反饋給內部接收單元。
前面在講解CAN 協(xié)議的時候說過CAN 位時序，FlexCAN 支持CAN 協(xié)議的這些位時序，控制寄存器CTRL 用于設置這些位時序，CTRL 寄存器中的PRESDIV、PROPSEG、PSEG1、PSEG2 和RJW 這5 個位域用于設置CAN 位時序。
PRESDIV 為CAN 分頻值，也即是設置CAN 協(xié)議中的Tq 值，公式如下：
fCANCLK為FlexCAN 模塊時鐘，這個根據(jù)時鐘章節(jié)設置即可，設置好以后就是一個定值，因此只需要修改PRESDIV 即可修改FlexCAN 的Tq 頻率值。
Tq 定了以后我們結合圖66.1.4.1 中的各個段來看一下如何設置FlexCAN 的速率：
SS：同步段(Synchronization Segment)，在I.MX6ULL 參考手冊中叫做SYNC_SEG，此段固定為1 個Tq 長度，因此不需要我們去設置。
PTS：傳播時間段(Propagatin Segment)，FlexCAN 的CTRL 寄存器中的PROPSEG 位域設置此段，可以設置為0~ 7，對應1~8 個Tq。
PBS1：相位緩沖段1(Phase Buffer Segment 1)，FlexCAN 的CRTL 寄存器中的PSEG1 位域設置此段，可以設置為0~ 7，對應1~8 個Tq。
PBS2：相位緩沖段2(Phase Buffer Segment 2)，FlexCAN 的CRTL 寄存器中的PSEG2 位域設置此段，可以設置為1~ 7，對應2~8 個Tq。
SJW：再同步補償寬度(reSynchronization Jump Width)，FlexCAN 的CRTL 寄存器中的RJW位域設置此段，可以設置0~ 3，對應1~4 個Tq。
FlexCAN 的CAN 位時序如圖66.1.5.1 所示：
根據(jù)圖66.1.5.1 所示，SYNC+SEG+(PROP_SEG+PSEG1+2)+(PSEG2+1)就是總的Tq，因此FlexCAN 的波特率就是：
關于I.MX6ULL 的FlexCAN 控制器就講解到這里，如果想更加詳細的了解FlexCAN，請參考《I.MX6ULL 參考手冊》的“Chapter 26 Flexible Controller Area Network(FLEXCAN)”章節(jié)。
硬件原理圖分析
正點原子I.MX6U-ALPHA 開發(fā)板CAN 接口原理圖如圖66.2.1 所示：
圖66.2.1 中TJA1050 是CAN 收發(fā)器，通過TJA1050向外界提供CAN_H 和CAN_L 總線，R10 是一個120 歐的端接匹配電阻；
CAN1_TX 和CAN1_RX 是I.MX6ULL FlexCAN1 的發(fā)送和接收引腳，對應I.MX6ULL 的UART3_CTS 和UART3_RTS 這兩個引腳。。
實驗程序編寫
修改設備樹
NXP 原廠提供的設備樹已經配置好了FlexCAN 的節(jié)點信息(FlexCAN1 和FlexCAN2)，但是我們還是要來看一下如何配置I.MX6ULL 的CAN1 節(jié)點。首先看一下I.MX6ULL 的FlexCAN設備樹綁定文檔，打開Documentation/devicetree/bindings/net/can/ fsl-flexcan.txt，此文檔描述了FlexCAN 節(jié)點下的相關屬性信息，這里就不做介紹了，大家自行查閱。
1、FlexCAN1 引腳節(jié)點信息
首先肯定是CAN1 引腳配置信息，打開imx6ull-alientek-emmc.dts，找到如下所示內容：
第3 和第4 行將UART3_RTS 和UART3_CTS 這兩個引腳分別復用為FlexCAN1 的RX 和TX，電氣屬性都設置為0x1b020。
2、FlexCAN1 控制器節(jié)點信息
打開imx6ull.dtsi 文件，找到名為“flexcan1”的節(jié)點，內容如下：
注意示例代碼66.3.1.2 中的flexcan1 節(jié)點不需要我們修改，這里只是告訴大家FlexCAN1
完整節(jié)點信息。根據(jù)第2 行的compatible 屬性就可以找到I.MX6ULL 的FlexCAN 驅動源文件，
驅動文名為drivers/net/can/flexcan.c。第9 行的status 屬性為disabled，所以FlexCAN1 默認關閉
的。在imx6ull-alientek-emmc.dts 中添加使能FlexCAN1 的相關操作，找到如下所示代碼：
第3 行指定FlexCAN1 所使用的pinctrl 節(jié)點為pinctrl_flecan1，也就是示例代碼66.3.1.1 中的pinctrl 節(jié)點。
第4 行xceiver-supply 屬性指定CAN 收發(fā)器的電壓為3.3V。
第5 行將flexcan1 節(jié)點的status 屬性改為“okay”，也就是使能FlexCAN1。
3、關閉FlexCAN2 相關節(jié)點
I.MX6ULL 帶有兩個CAN 控制器：FlexCAN1 和FlexCAN2，NXP 官方的EVK 開發(fā)板這兩個CAN 接口都用到了，因此NXP 官方的設備樹將這兩個CAN 接口都使能了。但是，正點原子的I.MX6U-ALPHA 開發(fā)板將FlexCAN2 的IO 分配給了ECSPI3，所以正點原子的I.MX6U-ALPHA 開發(fā)板就不能使用CAN2，否則的話ECSPI3 外設就無法使用。關閉FlexCAN2 節(jié)點很簡單，在imx6ull-alientek-emmc.dts 文件中找到名為“flexcan2”的節(jié)點，然后將其屏蔽掉即可。
重新編譯設備樹，我們還需要配置Linux 內核，使能內核里面的FlexCAN 驅動。
使能Linux 內核自帶的FlexCAN 驅動
NXP 官方提供的linux內核默認已經集成了I.MX6ULL 的FlexCAN 驅動，但是沒有使能，因此我們需要配置Linux 內核，打開FlexCAN 驅動，步驟如下：
1、使能CAN 總線
首先打開CAN 總線子系統(tǒng)，在Linux 下CAN 總線是作為網絡子系統(tǒng)的，配置路徑如下：
如圖66.3.2.1 所示：
2、使能Freescale 系CPU 的FlexCAN 外設驅動
接著使能Freescale 系CPU 的FlexCAN 外設驅動，配置路徑如下：
配置如圖66.3.2.2 所示：
配置好以后重新編譯內核，然后使用新的內核和設備樹啟動開發(fā)板。
FlexCAN 測試
檢查CAN 網卡設備是否存在
使用新編譯的內核和設備樹啟動開發(fā)板，然后輸入如下命令：
ifconfig -a //查看所有網卡前面我們說了，Linux 系統(tǒng)中把CAN 總線接口設備作為網絡設備進行統(tǒng)一管理，因此如果FlexCAN 驅動工作正常的話就會看到CAN 對應的網卡接口，如圖66.4.1.1 所示：
從圖66.4.1.1 可以看出，有一個名為“can0”的網卡，這個就是I.MX6U-ALPHA 開發(fā)板上的CAN1 接口對應的can 網卡設備。如果使能了I.MX6ULL 上的FlexCAN2 的話也會出現(xiàn)一個 名為“can1”的can 網卡設備。
移植iproute2
在移植ip 命令的時候必須先對根文件系統(tǒng)做個備份！防止操作失誤導致系統(tǒng)啟動失敗！切記！筆者的血淚經驗教訓！
busybox 自帶的ip 命令并不支持對can 的操作，因此我們需要重新移植ip 命令，也就是iproute2，iproute2 源碼下載地址為：https://mirrors.edge.kernel.org/pub/linux/utils/net/iproute2/。這
里我們下載4.4.0 版本的，筆者試過最新的版本，但是編譯一直有問題。4.4.0 版本的iproute2 已經下載好放到了開發(fā)板光盤中，路徑為：1、例程源碼->7、第三方庫源碼-> iproute2-4.4.0.tar.gz。
將iproute2-4.4.0.tar.gz 發(fā)送到ubuntu 中并解壓，命令如下：
解壓完成以后會得到一個名為“iproute2-4.4.0”的目錄，進入此目錄中，打開Makefile 并修改。在Makefile 中找到下面這行：
CC := gcc改為
CC:=arm-linux-gnueabihf-gcc修改完成以后如圖66.4.2.1 所示：
Makefile 修改完成以后直接使用“make”命令編譯，編譯成功以后就會在iproute2 源碼的ip 目錄下得到一個名為“ip”的命令，如圖66.4.2.2 所示：
以下操作請嚴格按照教程步驟來！否則可能會導致系統(tǒng)無法啟動！
1、將交叉編譯得到的ip 拷貝到開發(fā)板中
首先將交叉編譯到的ip 命令拷貝到開發(fā)板中，先不要替換開發(fā)板根文件系統(tǒng)中原有的ip 命令！切記！切記！先拷貝到開發(fā)板根文件系統(tǒng)的其他目錄里面，比如我這里就拷貝到/lib/modules/4.1.15 這個目錄里面，命令如下：
拷貝完成以后在開發(fā)板上先執(zhí)行一下新的ip 命令，查看一下版本號，命令如下：
cd lib/modules/4.1.15/ ./ip -V //執(zhí)行新的ip 命令，查看版本號如果新編譯的ip 命令運行正確的話就會打印出其版本號，如圖66.4.2.3 所示：
2、在開發(fā)板根文件系統(tǒng)中用新的ip 命令替換原來的
注意，此步驟在開發(fā)板中執(zhí)行！開發(fā)板根文件系統(tǒng)中原來的ip 命令是busybox 自帶的，存放在/sbin 目錄下。接下來，我們使用新的ip 命令替換原來的，在開發(fā)板中執(zhí)行如下命令：
拷貝完成以后將/lib/modules/4.1.15/目錄下的ip 命令刪除掉，重啟開發(fā)板，查看根文件系統(tǒng)是否可以正常啟動！如果正常啟動的話輸入如下命令查看ip 命令版本號：
ip -V //查看ip 命令版本號結果如圖66.4.2.4 所示：
至此，iproute2 中的ip 命令就已經移植好了，稍后的can 測試中我們會使用ip 命令來設置can0 網卡的相關信息。
3、替換ip 命令以后系統(tǒng)啟動失敗怎么辦？
如果在替換ip 命令的時候操作失誤可能會導致開發(fā)板系統(tǒng)啟動失敗，如圖66.4.2.5 所示：
從圖66.4.2.5 可以看出，系統(tǒng)啟動失敗，提示“Object “it” is unknown, try “ip help”.”，這是因為ip 命令替換錯誤導致的！所以說一定要嚴格按照本節(jié)教程講解的步驟替換ip 命令。遇到圖66.4.2.5 中的錯誤以后解決方法很簡單，把以前的ip 命令替換回來就行了，這就是前面強烈建議大家對根文件系統(tǒng)做個備份的原因！！！最簡單的方法就是用備份的根文件系統(tǒng)重新做一遍！
移植can-utils 工具
can0 網卡已經出現(xiàn)了，但是工作正不正常還不知道，必須要進行數(shù)據(jù)收發(fā)測試。這里我們使用can-utils 這個工具來對can0 網卡進行測試，因此要先移植can-utils 到我們的開發(fā)板根文件系統(tǒng)中。can-utils 源碼我們已經下載下來放到了開發(fā)板光盤中，路徑為：1、例程源碼->7、第三方庫源碼-> can-utils-2020.02.04.tar.gz。
在ubuntu 中新建一個名為“can-utils”的目錄來存放can-utils 的編譯結果。然后將can-utils源碼拷貝到ubuntu 中并解壓，命令如下：
tar -vxzf can-utils-2020.02.04.tar.gz //解壓解壓完成以后得到一個名為“can-utils-2020.02.04”的目錄，這個即使can-utils 源碼，進入到此目錄中，然后配置并編譯，命令如下：
cd can-utils-2020.02.04 //進入can-utils 源碼目錄 ./autogen.sh //先執(zhí)行autogen.sh，生成配置文件configure ./configure --target=arm-linux-gnueabihf --host=arm-linux-gnueabihf --prefix=/home/zuozhongkai/linux/IMX6ULL/tool/can-utils --disable-static --enable-shared //配置 make //編譯 make install編譯完成以后就會前面創(chuàng)建的“can-utils”目錄下就會多出一個“bin”目錄，此目錄下保存著can-utils 的各種小工具，如圖66.4.3.1 所示：
將圖66.4.3.1 中的所有can-utils 小工具全部拷貝到開發(fā)板根文件系統(tǒng)下的/usr/bin 目錄下，命令如下：
拷貝完成以后我們就可以使用這些小工具來測試CAN 了。
CAN 通信測試
正點原子的I.MX6U-ALPHA 開發(fā)板上只有一個CAN 接口，因此我們還需要另外一個CAN設備，可以使用另一塊I.MX6U-ALPHA 開發(fā)板，或者USB 轉CAN 設備，這里我兩個都測試一下。
1、兩塊ALPHA 開發(fā)板連接測試
準備兩塊ALPHA 開發(fā)板，然后將CAN 接口連接起來，ALPHA 開發(fā)板上CAN 接線端子如圖66.4.4.1 所示：
將兩個開發(fā)板的CAN 接口連接起來，注意，CAN_H 接CAN_H，CAN_L 接CAN_L！
①、收發(fā)測試
首先使用ip 命令設置兩個開發(fā)板的CAN 接口，首先設置CAN 接口的速度，輸入如下所示命令：
上述命令設置can0 速度為500Kbit/S，兩個CAN 設備的速度要設置為一樣的！速度設置好以后打開can0 網卡，命令如下：
ifconfig can0 up //打開can0can0 打開以后就可以使用can-utils 里面的小工具進行數(shù)據(jù)收發(fā)測試了。一個開發(fā)板用來接收數(shù)據(jù)，一個用來發(fā)送數(shù)據(jù)，接收數(shù)據(jù)的開發(fā)板使用candump 命令，輸入如下命令：
candump can0 //接收數(shù)據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)的開發(fā)板使用cansend 命令向接收單元發(fā)送8 個字節(jié)的數(shù)據(jù)：0X11、0X22、0X33、0X44、0X55、0X66、0X77、0X88。輸入如下命令：
cansend can0 5A1#11.22.33.44.55.66.77.88cansend 命令用于發(fā)送can 數(shù)據(jù)，“5A1”是幀ID，“#”號后面的“11.22.33.44.55.66.77.88”就是要發(fā)送的數(shù)據(jù)，十六進制。CAN2.0 一次最多發(fā)送8 個字節(jié)的數(shù)據(jù)，8 個字節(jié)的數(shù)據(jù)之間用“.”隔開。
如果CAN 工作正常的話接收端就會接收到上面發(fā)送過來的這8 個字節(jié)的數(shù)據(jù)，如圖66.4.4.2所示：
從圖66.4.4.2 可以看出，接收端的can0 接口接收到了8 個字節(jié)的數(shù)據(jù)，幀ID 為5A1，說明CAN 驅動工作正常。
如果要關閉can0 的話輸入如下命令：
ifconfig can0 down②、回環(huán)測試
如果要在一個板子上進行CAN 回環(huán)測試，按照如下命令設置CAN：
如果回環(huán)測試成功的話那么開發(fā)板就會收到發(fā)送給自己的數(shù)據(jù)，如圖66.4.4.3 所示：
2、USB 轉CAN 卡測試
接下來我們使用一個USB 轉CAN 卡與正點原子的I.MX6U-ALPHA 開發(fā)板進行數(shù)據(jù)收發(fā)測試，這里我使用的是周立功出品的USBCAN 設備，型號為“USBCAN-I+”，如圖66.4.4.4 所示：
首先設置開發(fā)板的can0 接口，速度為500Kbit/S，命令如下：
按照USBCAN 說明手冊設置好USB CAN 卡，速度設置為500Kbit，首先通過USBCAN 向ALPHA 發(fā)送數(shù)據(jù)，發(fā)送的數(shù)據(jù)如圖66.4.4.5 所示：
從圖66.4.4.5 可以看出，USBCAN 發(fā)送了5 幀數(shù)據(jù)幀，幀類型為標準幀，這5 幀數(shù)據(jù)都是一樣的，幀ID 分別為0~4。開發(fā)板CAN 接口工作正常的話就會接收到這5 幀數(shù)據(jù)，接收到的數(shù)據(jù)如圖66.4.4.6 所示：
從圖66.4.4.6 可以看出，開發(fā)板can0 接口接收到了5 幀數(shù)據(jù)，和USBCAN 發(fā)送的一致。
也可以通過開發(fā)板向USBCAN 發(fā)送數(shù)據(jù)，輸入如下命令發(fā)送數(shù)據(jù)：
USBCAN 接收到數(shù)據(jù)，如圖66.4.4.7 所示：
關于CAN 驅動就講解到這里，如果要編寫CAN 總線應用的話就直接使用Linux 提供的SocketCAN 接口，使用方法類似網絡通信，本教程不講解應用編程。
總結
以上是生活随笔為你收集整理的Linux CAN 驱动实验的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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