【玩转多核异构】双核高速率CAN-FD评测——飞凌嵌入式
为了能够让更多的工程师朋友了解多核异构处理器，飞凌嵌入式特别推出了【玩转多核异构】专题，帮助大家解决在多核异构处理器的开发过程中遇到的问题。【玩转多核异构】专题持续更新中，欢迎您的持续关注。
引言凭借实时性、抗干扰性和安全性等优点，can2.0在工业及汽车行业得到了广泛应用，但其最高速率仅为1mbit/s，每帧最多只能传输8字节的有效数据，报文中只有约50%的带宽用于有效数据传输。然而随着产业的发展，各种传感器和控制器数量的增多，总线上的数据量也激增，这使得can2.0总线在传输速率和带宽方面的缺点暴露的更加明显，于是就诞生了can-fd。
can-fd在传输速率和带宽方面有了明显的提升，波特率可高达8mbit/s，每帧可多达64字节有效数据，传输效率可提高至约80%，能够进一步提高总线的实时性，拓宽总线的数据带宽，提升总线的传输效率。
在飞凌嵌入式okmx8mp-c开发板上有两路can-fd，小编今天就基于这款开发板以处理器的m核与a核各控制一路can-fd互相通信为例，从应用角度讲述m核和a核如何控制can-fd高速通信。
okmx8mp-c开发板
飞凌嵌入式okmx8mp-c开发板所搭载的nxp i.mx8m plus处理器具备强悍的性能，集成4个主频最高可达1.8ghz(工业级主频为1.6ghz) 的arm cortex-a53多任务核和1个cortex-m7实时核，不管是对数据的高速吞吐、处理，还是复杂的人机交互界面处理，都能从容应对。
一、m核can-fd1. can-fd初始化can-fd初始化主要包括总线时钟，管脚和相应寄存器的初始化。具体如下：
（1）can总线时钟：
现将can总线倍频到800mhz，再10分频到80mhz。
clock_setrootmux(kclock_rootflexcan1, kclock_flexcanrootmuxsyspll1); // 设置can1总线时钟为800mhz clock_setrootdivider(kclock_rootflexcan1, 2u, 5u); // 分频因子为2*5=10,设置can1总线时钟为80mhz
（2）管脚配置：
选择can1的发送管脚为32脚，接收管脚为34脚。
iomuxc_setpinmux(iomuxc_sai2_txc_can1_rx, 0u); // can1 rx iomuxc_setpinmux(iomuxc_sai2_rxc_can1_tx, 0u); // can1 tx
（3）can波特率：
can-fd支持可变速率，即控制区和数据区的波特率可以不一致，控制区最大为1mbit/s；数据区最大为8mbit/s。后续程序根据总线时钟和设置的波特率，分配时段设置的seg1，seg2等数值。
pconfig->bitrate = 1000000u; // can-fd控制区波特率为1mbit/s pconfig->bitratefd = 8000000u; // can-fd数据区波特率为8mbit/s
（4）can-fd使能：
除了使能can-fd，可变波特率也需要使能，否则数据区的最大速率和控制区的速率一样，最大为1mbit/s。
base->mcr |= can_mcr_fden_mask; // can-fd使能 fdctrl |= can_fdctrl_fdrate_mask; // 可变波特率使能
（5）关闭自回环：
如果开启了自回环，那么can1数据会在芯片内回环，不会到外部管脚，在程序调试时可以排除外部端子的干扰，但真实应用时，需要关闭自回环，从外部管脚收发数据。
pconfig->enableloopback = false; // 不回环，使用外部管脚
（6）帧格式：
本次我们使用11位标准数据帧，小伙伴也在后续试试扩展帧。需要设置自己的id，便于总线上其他设备识别。
mbconfig.format = kflexcan_frameformatstandard; // 11位标准帧,非扩展帧 mbconfig.type = kflexcan_frametypedata; // 数据帧 非远程帧 mbconfig.id = flexcan_id_std(rxidentifier); // 帧id 用于区别总线中不同的设备
（7）接收过滤：
用户可设置接收过滤规则，这样就可以只接收特定帧id的数据，减少应用处理的数据量。
rxidentifier = 0; flexcan_setrxmbglobalmask(example_can, flexcan_rx_mb_std_mask(rxidentifier, 0, 0));//接收所有id数据
2. can-fd收发流程本次测试m核做主站，can1先发送一帧包含64字节数据，a核can2收到，将64字节数据再次发送，m核can1接收。对比发送和接收的64字节数据是否一致。重复100次。
（1）can-fd发送数据：
example_can表示为can1，flexcanhandle为can实例，包含了发送接收回调函数，txxfer为要发送的64字节数据。
flexcan_transferfdsendnonblocking(example_can, &flexcanhandle, &txxfer); // can-fd发送数据
（2）can-fd接收数据：
example_can表示为can1，flexcanhandle为can实例，包含了发送接收回调函数，rxxfer为接收的64字节数据。
flexcan_transferfdreceivenonblocking(example_can, &flexcanhandle, &rxxfer); // can-fd接收函数
（3）接收和发送数据对比：
for (j = 0u; j dataword[j] != rxxfer.framefd->dataword[j]) { log_info(data mismatch !!! j=%d \r\n,j); } }
二、a核can-fda核设备树中保留can2，内核解析设备树在 /dev下生成can0。设置波特率后使能can0节点，应用程序中open函数打开接口，write函数发送数据，read函数接收数据。我们把can接口的示例已经作为一个跨平台的综合演示程序，小伙伴们可以直接加参数调用即可。
1. 分配节点
（1）m核独享can1，a核独享can2，修改设备树，在设备树ok8mp-c.dts中，删除can1设备节点，保留can2设备节点。编译新的设备树；
（2）将生成的ok8mp-c.dtb和image拷贝至开发板的 /run/media/mmcblk2p1/ 目录下，输入sync命令同步后重启开发板；
（3）通过a核串口输入命令uname -r ，显示内核版本，将 /lib/modbule目录下文件夹名称改为内核版本，这样才能自动加载模块生成can0节点，重启开发板。
2. 演示demo进程名can_demo
使用方法：./can_demo设备名 [参数选项]… …
本次测试接口为can0(对应开发板can2)，控制区波特率为1mbit/s，数据区最大为8mbit/s，11位标准帧，不过滤帧id，不主动发数据，不回环。因此命令为：
./can_demo can0-b 1000 -fd 8000。
三、程序验证1. 硬件连接使用杜邦线将can1和can2的can-h短接，同时将can-l短接，注意不要接反。
2. m核程序修改uboot环境变量设置m核自启动，同时将m核程序forlinx_m7_tcm_firmware.bin；
放到/run/media/mmcblk2p1/目录下。详细操作可看上篇文章【玩转多核异构】m核程序的启动、编写和仿真——飞凌嵌入式。
3. a核程序（1）使用串口xmodem，网络ftp，scp，u盘，tf卡等多种方式，将can_demo从电脑拷贝至核心板默认目录下，输入以下命令修改权限；
chmod 777 can_demo
（2）输入以下命令，a核应用程序can_demo将设置波特率后打开can0节点，等待m核发送的数据，再将接收的数据通过can2发送给m核。
./can_demo can0 -b 1000 -fd 8000
4. 实际测试（1）okmx8mp-c开发板重新上电后，m核程序启动，完成can1初始化后，在m核调试串口输出信息，等待按键；
（2）在a核调试串口输入以下命令，can2将处于接收的状态：
./can_demo can0 -b 1000 -fd 8000
（3）在m核串口按下键a或a，m核can1发送64字节数据，a核can2接收数据，并将接收的数据再次发送，m核can1接收后和发送数据对比，输出结果。循环100次；
（4）通过测试可以看到，依托i.mx8m plus强大的性能，双核都以8mbit/s的高速率发送大量数据，均没有出现异常。
以上就是小编为小伙伴带来的基于飞凌嵌入式okmx8mp-c开发板双核控制can-fd的使用方法了，是不是感觉性能很强大呢？
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can-fd在传输速率和带宽方面有了明显的提升，波特率可高达8mbit/s，每帧可多达64字节有效数据，传输效率可提高至约80%，能够进一步提高总线的实时性，拓宽总线的数据带宽，提升总线的传输效率。
在飞凌嵌入式okmx8mp-c开发板上有两路can-fd，小编今天就基于这款开发板以处理器的m核与a核各控制一路can-fd互相通信为例，从应用角度讲述m核和a核如何控制can-fd高速通信。
okmx8mp-c开发板
飞凌嵌入式okmx8mp-c开发板所搭载的nxp i.mx8m plus处理器具备强悍的性能，集成4个主频最高可达1.8ghz(工业级主频为1.6ghz) 的arm cortex-a53多任务核和1个cortex-m7实时核，不管是对数据的高速吞吐、处理，还是复杂的人机交互界面处理，都能从容应对。
一、m核can-fd1. can-fd初始化can-fd初始化主要包括总线时钟，管脚和相应寄存器的初始化。具体如下：
（1）can总线时钟：
现将can总线倍频到800mhz，再10分频到80mhz。
clock_setrootmux(kclock_rootflexcan1, kclock_flexcanrootmuxsyspll1); // 设置can1总线时钟为800mhz clock_setrootdivider(kclock_rootflexcan1, 2u, 5u); // 分频因子为2*5=10,设置can1总线时钟为80mhz
（2）管脚配置：
选择can1的发送管脚为32脚，接收管脚为34脚。
iomuxc_setpinmux(iomuxc_sai2_txc_can1_rx, 0u); // can1 rx iomuxc_setpinmux(iomuxc_sai2_rxc_can1_tx, 0u); // can1 tx
（3）can波特率：
can-fd支持可变速率，即控制区和数据区的波特率可以不一致，控制区最大为1mbit/s；数据区最大为8mbit/s。后续程序根据总线时钟和设置的波特率，分配时段设置的seg1，seg2等数值。
pconfig->bitrate = 1000000u; // can-fd控制区波特率为1mbit/s pconfig->bitratefd = 8000000u; // can-fd数据区波特率为8mbit/s
（4）can-fd使能：
除了使能can-fd，可变波特率也需要使能，否则数据区的最大速率和控制区的速率一样，最大为1mbit/s。
base->mcr |= can_mcr_fden_mask; // can-fd使能 fdctrl |= can_fdctrl_fdrate_mask; // 可变波特率使能
（5）关闭自回环：
如果开启了自回环，那么can1数据会在芯片内回环，不会到外部管脚，在程序调试时可以排除外部端子的干扰，但真实应用时，需要关闭自回环，从外部管脚收发数据。
pconfig->enableloopback = false; // 不回环，使用外部管脚
（6）帧格式：
本次我们使用11位标准数据帧，小伙伴也在后续试试扩展帧。需要设置自己的id，便于总线上其他设备识别。
mbconfig.format = kflexcan_frameformatstandard; // 11位标准帧,非扩展帧 mbconfig.type = kflexcan_frametypedata; // 数据帧 非远程帧 mbconfig.id = flexcan_id_std(rxidentifier); // 帧id 用于区别总线中不同的设备
（7）接收过滤：
用户可设置接收过滤规则，这样就可以只接收特定帧id的数据，减少应用处理的数据量。
rxidentifier = 0; flexcan_setrxmbglobalmask(example_can, flexcan_rx_mb_std_mask(rxidentifier, 0, 0));//接收所有id数据
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（1）can-fd发送数据：
example_can表示为can1，flexcanhandle为can实例，包含了发送接收回调函数，txxfer为要发送的64字节数据。
flexcan_transferfdsendnonblocking(example_can, &flexcanhandle, &txxfer); // can-fd发送数据
（2）can-fd接收数据：
example_can表示为can1，flexcanhandle为can实例，包含了发送接收回调函数，rxxfer为接收的64字节数据。
flexcan_transferfdreceivenonblocking(example_can, &flexcanhandle, &rxxfer); // can-fd接收函数
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for (j = 0u; j dataword[j] != rxxfer.framefd->dataword[j]) { log_info(data mismatch !!! j=%d \r\n,j); } }
二、a核can-fda核设备树中保留can2，内核解析设备树在 /dev下生成can0。设置波特率后使能can0节点，应用程序中open函数打开接口，write函数发送数据，read函数接收数据。我们把can接口的示例已经作为一个跨平台的综合演示程序，小伙伴们可以直接加参数调用即可。
1. 分配节点
（1）m核独享can1，a核独享can2，修改设备树，在设备树ok8mp-c.dts中，删除can1设备节点，保留can2设备节点。编译新的设备树；
（2）将生成的ok8mp-c.dtb和image拷贝至开发板的 /run/media/mmcblk2p1/ 目录下，输入sync命令同步后重启开发板；
（3）通过a核串口输入命令uname -r ，显示内核版本，将 /lib/modbule目录下文件夹名称改为内核版本，这样才能自动加载模块生成can0节点，重启开发板。
2. 演示demo进程名can_demo
使用方法：./can_demo设备名 [参数选项]… …
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./can_demo can0-b 1000 -fd 8000。
三、程序验证1. 硬件连接使用杜邦线将can1和can2的can-h短接，同时将can-l短接，注意不要接反。
2. m核程序修改uboot环境变量设置m核自启动，同时将m核程序forlinx_m7_tcm_firmware.bin；
放到/run/media/mmcblk2p1/目录下。详细操作可看上篇文章【玩转多核异构】m核程序的启动、编写和仿真——飞凌嵌入式。
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chmod 777 can_demo
（2）输入以下命令，a核应用程序can_demo将设置波特率后打开can0节点，等待m核发送的数据，再将接收的数据通过can2发送给m核。
./can_demo can0 -b 1000 -fd 8000
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（2）在a核调试串口输入以下命令，can2将处于接收的状态：
./can_demo can0 -b 1000 -fd 8000
（3）在m核串口按下键a或a，m核can1发送64字节数据，a核can2接收数据，并将接收的数据再次发送，m核can1接收后和发送数据对比，输出结果。循环100次；
（4）通过测试可以看到，依托i.mx8m plus强大的性能，双核都以8mbit/s的高速率发送大量数据，均没有出现异常。
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