CAN-FD与UART

文档版本：V1.0 | 适用系统：RT-Thread | 适用硬件：C-3576BQ V10 核心板 + M4-R2（ShimetaPi）底板 | 更新日期：2026-10-23

1. 概述

本文档详细说明 M4-R2（RK3576）平台上 RT-Thread 操作系统下 CAN-FD 和 UART 外设驱动的开发指南。

文档范围：

• CAN-FD 控制器：支持经典 CAN 和 CAN FD（Flexible Data-rate）双模式
• UART 控制器：16550A 兼容（参考），支持中断和 DMA 模式

适用硬件：

• 核心板：C-3576BQ V10（RK3576）
• 底板：M4-R2（ShimetaPi）

技术参数（参考说明，RK3576 具体能力以实际发布的 SDK/TRM 为准，待板上确认）：

• CAN FD 数据速率：最高 8Mbps，最大 64 字节负载
• 经典 CAN 数据速率：最高 1Mbps，8 字节负载
• UART 波特率：上限以实际 RK3576 SDK 为准

参考文档：

• Rockchip_Developer_Guide_RT-Thread_CAN_CANFD_CN.pdf（V0.1.0, 2024-09-09）
• Rockchip_Developer_Guide_RT-Thread_UART.pdf（V1.2.0, 2024-08-15）

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2. 硬件准备

2.1 CAN-FD 硬件要求

组件	规格	说明
RK3576 SoC	集成 CAN-FD 控制器	支持经典 CAN 和 CAN FD（以实际 SDK 为准）
CAN 收发器	TJA1051 或同等	用于电平转换
终端电阻	120Ω	总线两端各一个
连接线	双绞线	CAN_H, CAN_L

2.2 UART 硬件要求

组件	规格	说明
RK3576 UART	16550A 兼容（参考）	具体波特率上限以实际 SDK 为准
电平转换	RS232/RS485	根据外部设备选择
连接线	TX, RX, GND	基本三线连接

2.3 引脚配置

参考说明：以下引脚以实际发布的 RK3576 SDK/数据手册和底板原理图为准（待板上确认），不沿用 RK3588 参考引脚。

CAN-FD 引脚（M4-R2 需以实际原理图为准）：

• CAN0：待确认（以实际 RK3576 SDK 与底板原理图为准）
• CAN1：待确认（以实际 RK3576 SDK 与底板原理图为准）

UART 引脚（M4-R2 需以实际原理图为准）：

• 调试串口：底板 DEBUG 串口，网络标注 UART0_TX_M0_DEBUG（GPIO0_D4_D）/UART0_RX_M0_DEBUG（GPIO0_D5_D），3.3V 电平，波特率 1500000
• 其余 UART 引脚号：以实际 RK3576 SDK 与底板原理图为准

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3. 软件准备

3.1 开发环境

• RT-Thread Studio 或 IAR/Keil MDK
• RT-Thread 内核版本：4.1.0+
• HAL 驱动包：RK3576 AMP SDK

3.2 驱动文件位置

CAN-FD 驱动：

• HAL 层：components/drivers/can/hal_canfd.c
• RT-Thread 接口：rockchip_canfd_dev_init()
• 位置：AMP SDK 的 HAL 层

UART 驱动：

• 核心层：components/drivers/serial/serial.c
• 串口核心：serial_core.c
• 位置：RT-Thread 标准驱动框架

3.3 依赖项

RT-Thread 内核
├── 设备框架 (rt_device)
├── CAN 设备驱动
│   ├── hal_canfd.c
│   └── rockchip_canfd_dev_init()
└── UART 设备驱动
    ├── serial.c
    └── serial_core.c

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4. 操作步骤

4.1 CAN-FD 驱动初始化流程

1. 配置引脚复用

   • 调用 HAL_PINCTRL_SetIOMUX() 设置 CAN 引脚
   • 配置引脚功能为 CAN TX/RX

2. 初始化 CAN 控制器

   • 调用 rockchip_canfd_dev_init() 初始化 HAL 驱动
   • 配置波特率、工作模式

3. 注册 RT-Thread 设备

   • 设备自动注册为 "can0", "can1" 等
   • 使用标准 RT-Thread 设备 API 访问

4. 配置 CAN 过滤器

   • 设置消息 ID 过滤规则
   • 配置掩码和过滤模式

4.2 UART 驱动初始化流程

1. 配置引脚复用

   • 调用 HAL_PINCTRL_SetIOMUX() 设置 UART 引脚
   • 配置 TX/RX/CTS/RTS 引脚组

2. 配置引脚电气属性

   • 设置上拉/下拉电阻
   • 配置驱动强度

3. 初始化 UART 控制器

   • 16550A 控制器自动初始化（参考）
   • 配置波特率、数据位、停止位、校验位

4. 注册 RT-Thread 设备

   • 设备自动注册为 "uart0", "uart1" 等
   • 使用标准 RT-Thread 设备 API 访问

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5. 代码详解

5.1 CAN-FD 驱动示例

5.1.1 CAN 初始化代码

#include <rtdevice.h>
#include <rtthread.h>

#define CAN_DEV_NAME "can0"  // CAN 设备名称

static struct rt_can_msg rx_msg;

void can_init_example(void)
{
    struct rt_device *can_dev;
    struct rt_can_msg msg;
    rt_err_t ret;

    /* 查找 CAN 设备 */
    can_dev = rt_device_find(CAN_DEV_NAME);
    if (can_dev == RT_NULL)
    {
        rt_kprintf("find %s failed!\n", CAN_DEV_NAME);
        return;
    }

    /* 打开 CAN 设备 */
    ret = rt_device_open(can_dev, RT_DEVICE_FLAG_INT_TX | RT_DEVICE_FLAG_INT_RX);
    if (ret != RT_EOK)
    {
        rt_kprintf("open %s failed! ret=%d\n", CAN_DEV_NAME, ret);
        return;
    }

    /* 配置 CAN 波特率（经典 CAN: 125K/250K/500K/1M, CAN FD: 参考最高 8M） */
    rt_device_control(can_dev, RT_CAN_CMD_SET_BAUD, (void *)1000000);  // 1Mbps

    /* 配置 CAN 模式 (0: 经典 CAN, 1: CAN FD) */
    rt_device_control(can_dev, RT_CAN_CMD_SET_MODE, (void *)1);  // CAN FD 模式

    rt_kprintf("CAN device %s initialized successfully\n", CAN_DEV_NAME);
}

5.1.2 CAN 发送代码

/* CAN 发送示例 */
rt_err_t can_send_example(struct rt_device *can_dev)
{
    struct rt_can_msg msg;
    rt_err_t ret;

    /* 配置发送消息 */
    msg.id = 0x123;           // 消息 ID
    msg.ide = RT_CAN_STDID;   // 标准帧 (RT_CAN_EXTID 为扩展帧)
    msg.rtr = RT_CAN_DTR;     // 数据帧 (RT_CAN_RTR 为远程帧)
    msg.len = 8;              // 数据长度 (经典 CAN 最大 8 字节，CAN FD 最大 64 字节)

    /* 填充数据 */
    msg.data[0] = 0x11;
    msg.data[1] = 0x22;
    msg.data[2] = 0x33;
    msg.data[3] = 0x44;
    msg.data[4] = 0x55;
    msg.data[5] = 0x66;
    msg.data[6] = 0x77;
    msg.data[7] = 0x88;

    /* 发送 CAN 消息 */
    ret = rt_device_write(can_dev, 0, &msg, sizeof(msg));
    if (ret == sizeof(msg))
    {
        rt_kprintf("CAN message sent successfully, ID=0x%03X\n", msg.id);
        return RT_EOK;
    }
    else
    {
        rt_kprintf("CAN message send failed, ret=%d\n", ret);
        return -RT_ERROR;
    }
}

5.1.3 CAN 接收代码

/* CAN 接收回调函数 */
static rt_err_t can_rx_indicate(rt_device_t dev, rt_size_t size)
{
    struct rt_can_msg rx_msg;

    if (size == sizeof(struct rt_can_msg))
    {
        /* 读取接收到的消息 */
        rt_device_read(dev, -1, &rx_msg, sizeof(rx_msg));

        rt_kprintf("CAN RX: ID=0x%03X, DLC=%d, Data:",
                   rx_msg.id, rx_msg.len);
        for (int i = 0; i < rx_msg.len; i++)
        {
            rt_kprintf(" %02X", rx_msg.data[i]);
        }
        rt_kprintf("\n");
    }

    return RT_EOK;
}

/* CAN 接收线程 */
void can_rx_thread_entry(void *parameter)
{
    struct rt_device *can_dev;
    struct rt_can_msg rx_msg;
    rt_err_t ret;

    /* 查找并打开 CAN 设备 */
    can_dev = rt_device_find(CAN_DEV_NAME);
    if (can_dev == RT_NULL)
    {
        rt_kprintf("find %s failed!\n", CAN_DEV_NAME);
        return;
    }

    ret = rt_device_open(can_dev, RT_DEVICE_FLAG_INT_RX);
    if (ret != RT_EOK)
    {
        rt_kprintf("open %s failed! ret=%d\n", CAN_DEV_NAME, ret);
        return;
    }

    /* 设置接收回调函数 */
    rt_device_set_rx_indicate(can_dev, can_rx_indicate);

    /* 持续接收消息 */
    while (1)
    {
        /* 阻塞等待接收 */
        ret = rt_device_read(can_dev, -1, &rx_msg, sizeof(rx_msg));
        if (ret == sizeof(rx_msg))
        {
            /* 处理接收到的消息 */
            rt_kprintf("Received CAN message: ID=0x%03X\n", rx_msg.id);
        }

        rt_thread_mdelay(10);
    }
}

5.2 UART 驱动示例

5.2.1 UART 初始化代码

#include <rtdevice.h>
#include <rtthread.h>

#define UART_DEV_NAME "uartx"  // UART 设备名称（以实际 BSP 注册名为准）

void uart_init_example(void)
{
    struct rt_device *uart_dev;
    struct serial_configure config = RT_SERIAL_CONFIG_DEFAULT;
    rt_err_t ret;

    /* 查找 UART 设备 */
    uart_dev = rt_device_find(UART_DEV_NAME);
    if (uart_dev == RT_NULL)
    {
        rt_kprintf("find %s failed!\n", UART_DEV_NAME);
        return;
    }

    /* 打开 UART 设备 */
    ret = rt_device_open(uart_dev, RT_DEVICE_FLAG_INT_RX);
    if (ret != RT_EOK)
    {
        rt_kprintf("open %s failed! ret=%d\n", UART_DEV_NAME, ret);
        return;
    }

    /* 配置 UART 参数（波特率上限以实际 RK3576 SDK 为准） */
    config.baud_rate = BAUD_RATE_115200;  // 波特率
    config.data_bits = DATA_BITS_8;       // 数据位: 8
    config.stop_bits = STOP_BITS_1;       // 停止位: 1
    config.parity = PARITY_NONE;          // 校验: 无

    /* 应用配置 */
    ret = rt_device_control(uart_dev, RT_DEVICE_CTRL_CONFIG, &config);
    if (ret != RT_EOK)
    {
        rt_kprintf("config %s failed! ret=%d\n", UART_DEV_NAME, ret);
        return;
    }

    rt_kprintf("UART device %s initialized successfully\n", UART_DEV_NAME);
}

5.2.2 UART 发送代码

/* UART 发送示例 */
rt_err_t uart_send_example(struct rt_device *uart_dev, const char *str)
{
    rt_size_t len;
    rt_err_t ret;

    /* 发送字符串 */
    len = rt_device_write(uart_dev, 0, str, strlen(str));
    if (len == strlen(str))
    {
        rt_kprintf("UART send success: %s\n", str);
        return RT_EOK;
    }
    else
    {
        rt_kprintf("UART send failed, sent %d bytes\n", len);
        return -RT_ERROR;
    }
}

/* UART 发送二进制数据 */
rt_err_t uart_send_binary_example(struct rt_device *uart_dev)
{
    uint8_t data[] = {0x01, 0x02, 0x03, 0x04, 0x05};
    rt_size_t len;

    len = rt_device_write(uart_dev, 0, data, sizeof(data));
    if (len == sizeof(data))
    {
        rt_kprintf("UART binary send success, %d bytes\n", len);
        return RT_EOK;
    }

    return -RT_ERROR;
}

5.2.3 UART 接收代码

/* UART 接收回调函数 */
static rt_err_t uart_rx_indicate(rt_device_t dev, rt_size_t size)
{
    uint8_t ch;

    if (size > 0)
    {
        /* 逐字节读取 */
        while (rt_device_read(dev, -1, &ch, 1) == 1)
        {
            rt_kprintf("UART RX: 0x%02X (%c)\n", ch, ch);
        }
    }

    return RT_EOK;
}

/* UART 接收线程 */
void uart_rx_thread_entry(void *parameter)
{
    struct rt_device *uart_dev;
    uint8_t ch;
    rt_err_t ret;

    /* 查找并打开 UART 设备 */
    uart_dev = rt_device_find(UART_DEV_NAME);
    if (uart_dev == RT_NULL)
    {
        rt_kprintf("find %s failed!\n", UART_DEV_NAME);
        return;
    }

    ret = rt_device_open(uart_dev, RT_DEVICE_FLAG_INT_RX);
    if (ret != RT_EOK)
    {
        rt_kprintf("open %s failed! ret=%d\n", UART_DEV_NAME, ret);
        return;
    }

    /* 设置接收回调函数 */
    rt_device_set_rx_indicate(uart_dev, uart_rx_indicate);

    /* 持续接收数据 */
    while (1)
    {
        /* 阻塞等待接收单个字节 */
        ret = rt_device_read(uart_dev, -1, &ch, 1);
        if (ret == 1)
        {
            /* 处理接收到的数据 */
            rt_kprintf("Received: 0x%02X\n", ch);
        }

        rt_thread_mdelay(10);
    }
}

5.2.4 UART 引脚配置示例

#include "hal_pinctrl.h"

void uart_pin_config_example(void)
{
    /* 配置调试 UART 引脚（M4-R2 调试串口网络 UART0_M0_DEBUG，引脚号以 RK3576 SDK 为准） */
    HAL_PINCTRL_SetIOMUX(GPIO_BANK0,
                         GPIO_PIN_D4 | GPIO_PIN_D5,
                         0x2);  // UART0_TX_M0_DEBUG, UART0_RX_M0_DEBUG

    /* 配置引脚电气属性 */
    HAL_PINCTRL_SetPull(GPIO_BANK0,
                        GPIO_PIN_D4 | GPIO_PIN_D5,
                        PIN_PULL_UP);  // 上拉

    HAL_PINCTRL_SetDriveStrength(GPIO_BANK0,
                                  GPIO_PIN_D4 | GPIO_PIN_D5,
                                  DRIVE_STRENGTH_8MA);
}

注意：以上引脚号以 S-06（C-3576BQ IO Domains）标注的调试串口网络为基础，具体 IOMUX 取值以 RK3576 SDK 为准。

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6. 常见问题

6.1 CAN-FD 相关问题

Q1: CAN 设备找不到（find failed）

• 检查引脚复用配置是否正确
• 确认 rockchip_canfd_dev_init() 已被调用
• 检查设备树中 CAN 节点是否启用

Q2: CAN 发送失败

• 检查 CAN 总线是否连接正确
• 确认终端电阻已连接（120Ω）
• 检查波特率配置是否匹配
• 确认 CAN 控制器已初始化

Q3: CAN 接收不到数据

• 检查过滤器配置是否正确
• 确认接收回调函数已设置
• 检查中断是否已使能

Q4: CAN FD 模式无法工作

• 确认对端设备也支持 CAN FD
• 检查波特率配置（数据段和仲裁段）
• 确认控制器支持 CAN FD 模式

6.2 UART 相关问题

Q1: UART 设备找不到

• 检查设备树中 UART 节点是否启用
• 确认 UART 驱动已编译到系统中
• 检查设备名称是否正确（"uart0", "uart1" 等）

Q2: UART 数据乱码

• 检查波特率配置是否与对端设备匹配（调试串口固定 1500000）
• 确认数据位、停止位、校验位配置正确
• 检查引脚配置是否正确
• 确认时钟配置正确

Q3: UART 接收数据丢失

• 检查接收缓冲区大小
• 确认接收线程优先级足够高
• 考虑使用 DMA 模式提高吞吐量

Q4: UART 波特率受限

• 具体波特率上限以实际 RK3576 SDK 为准
• 检查时钟源配置
• 确认分频系数计算正确

6.3 通用问题

Q1: 驱动初始化失败

• 检查 HAL 驱动是否正确移植
• 确认 AMP SDK 版本兼容性
• 检查编译选项是否包含必要组件

Q2: 中断不工作

• 检查 NVIC 中断配置
• 确认中断优先级设置正确
• 检查中断向量表是否正确

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7. 相关文档

文档	说明
RT-Thread环境与工程入口	AMP 架构、SDK 目录、构建流程入口
BSP与启动	调试串口配置、menuconfig、finsh shell
I2C-SPI-USB	RT-Thread 外设驱动（I2C、SPI、USB）
CAN-CAN-FD驱动	Linux 侧 CAN 驱动（对照参考）
UART串口驱动	Linux 侧 UART 驱动（对照参考）
核心板参数	硬件事实基线（调试串口、接口能力）
底板接口定义	核心板接口能力（最多 7 路 UART）