CAN/CAN-FD 驱动

1. 概述

1.1 功能简介

CAN（Controller Area Network）是一种用于汽车和工业控制的串行通信总线协议。RK3576 内置多路 CAN 控制器，支持 CAN 2.0B 和 CAN FD（Flexible Data-rate）协议，最高速率可达 8Mbps（CAN FD 数据段），适用于车载网络、工业自动化、机器人控制等场景。

1.2 应用场景

  • 车载网络：汽车 OBD 诊断、仪表盘通信
  • 工业控制：CAN 总线传感器、执行器通信
  • 机器人：多关节电机控制、传感器数据采集
  • 能源管理：储能系统、BMS 电池管理
  • 自动化设备：PLC 通信、分布式控制系统

1.3 工作原理

CAN 采用多主架构，通过差分信号（CAN_H、CAN_L）通信。CAN FD 在经典 CAN 基础上扩展了数据段速率和帧长度：

特性CAN 2.0BCAN FD
数据速率最高 1Mbps最高 8Mbps
数据长度最多 8 字节最多 64 字节
帧格式标准/扩展帧CAN FD 帧
仲裁11/29 位 ID11/29 位 ID

详见 RK 官方文档：[《Rockchip_Developer_Guide_Linux_Software_CN.pdf》]

2. 硬件准备

2.1 硬件清单

组件型号/规格数量备注
主控板C-3576BQ 核心板 + M4-R2 底板1
调试串口线USB 转 TTL（3.3V）1波特率 1500000
CAN 收发器模块TJA1050 / SN65HVD23013.3V CAN 收发器
CAN 分析仪（可选）PCAN / CANalyst-II1用于 CAN 通信调试
杜邦线母对母若干
120Ω 终端电阻1/4W2CAN 总线两端

2.2 引脚连接

以 CAN1 为例：

主控板引脚CAN 收发器引脚功能说明
CAN1_TX（底板标注）TXDCAN 发送
CAN1_RX（底板标注）RXDCAN 接收
3.3VVCC收发器电源
GNDGND共地
CAN 收发器引脚CAN 总线功能说明
CAN_HCAN_HCAN 高电平
CAN_LCAN_LCAN 低电平

CAN 引脚在底板原理图中有标注。M4-R2 底板具体引出哪些 CAN 通道，以实际原理图与 SDK 配置为准（待板上验证）。实际操作时应确认 CAN 收发器方向（TXD/RXD 是否交叉）。

2.3 硬件确认

# 查看 CAN 网络接口
ip link show type can
# 输出示例：can0  can1  ...

# 查看 CAN 接口详细信息
ip -details link show can0

3. 软件准备

3.1 内核配置

确认以下内核配置已启用：

CONFIG_CAN=y
CONFIG_CAN_VCAN=y
CONFIG_CAN_RAW=y
CONFIG_CAN_BCM=y
CONFIG_CAN_GS_CAN=y
CONFIG_CAN_ROCKCHIP=y
CONFIG_OF=y

CONFIG_CAN_ROCKCHIP 是 Rockchip CAN 控制器驱动，适用于 RK3576。

3.2 设备树

RK3576 的 CAN 控制器在设备树中定义（以下为 RK 平台通用结构示例）：

can1: can@fea80000 {
    compatible = "rockchip,rk3576-can", "rockchip,rk3568-can";
    reg = <0x0 0xfea80000 0x0 0x1000>;
    interrupts = <GIC_SPI 130 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>;
    clocks = <&cru CLK_CAN1>, <&cru PCLK_CAN1>;
    clock-names = "can", "apb_pclk";
    resets = <&cru SRST_CAN1>, <&cru SRST_H_CAN1>;
    reset-names = "can", "can-apb";
    status = "disabled";
};

以上寄存器基地址、中断号与时钟标识为 RK 平台通用结构示例，具体数值以实际发布的 RK3576 SDK 设备树为准（待板上确认）。

4. 操作步骤

4.1 配置 CAN 接口

# 设置 CAN 接口波特率并启动
ip link set can0 type can bitrate 500000  # 500kbps
ip link set can0 up

# CAN FD 模式
ip link set can0 type can bitrate 500000 dbitrate 2000000 fd on
ip link set can0 up

# 查看 CAN 接口状态
ip -details link show can0

# 停止 CAN 接口
ip link set can0 down

4.2 发送和接收 CAN 帧

# 安装 can-utils 工具
apt-get install can-utils

# 发送标准帧（can0 发送 ID 0x123，数据 0x11 0x22 0x33）
cansend can0 123#112233

# 发送扩展帧（29 位 ID）
cansend can0 12345678#1122334455667788

# 发送 CAN FD 帧
cansend can0 123##1.1122334455667788AABBCCDDEEFF00

# 接收 CAN 帧（持续监听）
candump can0

# 接收特定 ID 的帧
candump can0,123:7FF  # 掩码过滤

# 使用 candump 保存到文件
candump can0 > can_log.txt &

4.3 CAN FD 操作

# 启用 CAN FD
ip link set can0 type can bitrate 500000 dbitrate 4000000 fd on
ip link set can0 up

# 发送 CAN FD 帧（BRS=1，数据段加速）
cansend can0 123##1.1122334455667788AABBCCDDEEFF00

# 查看 CAN FD 统计
cat /sys/class/net/can0/statistics/tx_bytes
cat /sys/class/net/can0/statistics/rx_bytes

4.4 设备树中配置 CAN

&can1 {
    status = "okay";
    pinctrl-0 = <&can1m0_xfer &can1m0_txen>;
    pinctrl-names = "default";
    rockchip,can-clk-Source = <0>;  // 时钟源选择
};

4.5 通过 debugfs 查看 CAN 信息

# 查看 CAN 控制器状态
cat /sys/kernel/debug/can/registers

# 查看 CAN 错误计数
cat /sys/class/net/can0/statistics/

5. 代码详解

5.1 内核中 CAN 驱动的注册

// RK3576 CAN 控制器驱动（简化）
// drivers/net/can/rockchip/rockchip_canfd.c

static struct platform_driver rockchip_can_driver = {
    .probe  = rockchip_can_probe,
    .remove = rockchip_can_remove,
    .driver = {
        .name = "rockchip-can",
        .of_match_table = rockchip_can_match,
    },
};

static const struct of_device_id rockchip_can_match[] = {
    { .compatible = "rockchip,rk3576-can" },
    { /* sentinel */ }
};

5.2 用户空间 CAN 操作的内核调用链

用户空间 cansend can0 123#112233
  → socket(PF_CAN, SOCK_RAW, CAN_RAW)
    → bind() 绑定 CAN 接口
      → write() 发送 CAN 帧
        → can_send()
          → rockchip_can_start_xmit()
            → 将数据写入 CAN 发送缓冲区

6. 常见问题

6.1 CAN 接口无法启动

现象： ip link set can0 up 报错

解决方案：

# 检查 CAN 接口是否存在
ip link show type can

# 检查 CAN 控制器时钟
cat /sys/kernel/debug/clk/clk_can1/clk_rate

# 检查设备树中 CAN 节点状态
# 具体节点路径以实际 DTB 反编译结果为准
dtc -I dtb -O dts /sys/firmware/fdt | grep -A3 "can@"

确认设备树中 CAN 节点 status = "okay"，且 CAN 收发器硬件连接正确。

6.2 CAN 通信无数据

现象： cansend 发送成功但 candump 无输出

解决方案：

# 检查 CAN 接口统计
ip -s link show can0

# 检查 CAN 总线终端电阻（两端各 120Ω）
# 检查 CAN_H 和 CAN_L 差分信号

确认 CAN 总线两端接 120Ω 终端电阻，检查收发器方向（TXD/RXD 是否交叉）。

6.3 CAN 错误帧

现象： candump 显示大量错误帧

解决方案：

# 查看 CAN 错误计数器
cat /sys/class/net/can0/statistics/rx_errors
cat /sys/class/net/can0/statistics/tx_errors

# 重启 CAN 接口
ip link set can0 down
ip link set can0 type can bitrate 500000
ip link set can0 up

检查 CAN 总线终端电阻、收发器供电、信号完整性。

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