Тестирование CAN

Пересборка Rootfs

Реконфигурация

При последующей настройке скорости передачи данных CAN и режима loopback необходимо использовать команду ip. Однако при использовании команды ip, скомпилированной по умолчанию в PetaLinux, появляется следующее сообщение об ошибке:

xxxxxxxxxx
ip: either "dev" is duplicate, or "type" is garbage

Согласно инструкциям в справочном материале, компонент iproute2 должен быть правильно настроен в rootfs для получения полнофункциональной поддержки команды ip:

xxxxxxxxxx
petalinux-config -c rootfs

#В menuconfig для корневой файловой системы перейдите в указанное ниже место и добавьте iproute2:
Filesystem Packages ---> base ---> iproute2 ---> [*] iproute2

Справочный материал:

65243 - PetaLinux 2014.4 - Команда "ip" не может правильно найти устройства CAN

Компиляция и упаковка

После завершения предыдущего шага 'petalinux-config -c rootfs' используйте следующие команды для перекомпиляции и упаковки:

xxxxxxxxxx
petalinux-build

petalinux-package --boot --fsbl ./images/linux/zynq_fsbl.elf --u-boot --fpga --force

Обновление файловой системы на TF-карте

Очистите содержимое второго раздела TF-карты и извлеките файл ./image/rootfs.tar.gz во второй раздел TF-карты с помощью следующей команды:

xxxxxxxxxx
sudo tar -xzf ./images/linux/rootfs.tar.gz -C /media/mind/rootfs/
sync

Вставьте TF-карту в плату, выберите режим загрузки с SD-карты с помощью перемычки, подключите последовательный порт к плате и включите питание.

Добавление кода в проект приложения Vitis

Щелкните правой кнопкой мыши на src, чтобы создать новую папку:

После создания соответствующих файлов .c и .h это должно выглядеть следующим образом:

Компиляция и отладка

Добавьте папку, содержащую файлы .h, в путь:

Тестирование с помощью команд

Откройте канал CAN и установите скорость передачи данных с помощью команд. Соответствующие команды следующие:

xxxxxxxxxx
 #Проверить, добавлен ли can0 в сетевые устройства:
 ifconfig -a
 #Установить скорость передачи can0, здесь установлено 100 кбит/с
 ip link set can0 type can bitrate 100000
 #После установки запросить параметры устройства can0 следующей командой
 ip -details link show can0
 #После завершения настройки включить устройство can0 следующей командой
 ifconfig can0 up
 #Использовать следующую команду для отключения устройства can0
 ifconfig can0 down
 #Во время работы устройства использовать следующую команду для запроса рабочего состояния
 ip -d -s link show can0
 #Установить can0 в режим loopback, самопередача и самоприем
 ip link set can0 up type can loopback on

 #Скорость передачи и режим можно установить вместе
 ip link set can0 type can bitrate 200000 loopback on
 ip link set can0 type can bitrate 200000 loopback off
 
 #-e означает расширенный кадр, CAN_ID максимум 29 бит, стандартный кадр CAN_ID максимум 11 бит, -i означает CAN_ID
 # 0x800 соответствует ID кадра, 0x11~0x88 соответствует передаваемым данным
 cansend can0 -i 0x800 0x11 0x22 0x33 0x44 0x55 0x66 0x77 0x88 -e
 #--loop означает отправку 20 пакетов
 cansend can0 -i 0x02 0x11 0x12--loop=20
 #Принять данные CAN0 
 candump can0

При изменении рабочего состояния CAN необходимо сначала выключить can0, иначе будет выведено сообщение "Device or resource busy"

Тестирование через проект Vitis

Система Linux управляет устройствами CAN как сетевыми устройствами и предоставляет интерфейс SocketCAN, что делает связь по шине CAN похожей на Ethernet, с более универсальными и гибкими интерфейсами для разработки приложений.

Инициализация

Инициализация и настройка CAN выполняются с помощью системного вызова system() для выполнения соответствующих команд, упомянутых ранее.

xxxxxxxxxx
bool can_open(CAN_Handle_t *h, const char *ifname)
{
    uint8_t cmd_cfg[64];
    int ret = -1;

    can_close(h);
    can_is_up = false;
    can_send_active = false;
    can_rcv_status = false;

    sprintf(cmd_cfg, "ip link set can0 type can bitrate %d loopback %s", 
        can_baud_rate, (can_mode == 0) ?"off":"on");
    ret = system(cmd_cfg);

    if (ret != -1)
    {
        ret = system("ip link set can0 up");
    }

    if (ret == -1) 
    {
        perror("open can interface failed");
        return false;
    }

    struct ifreq ifr;
    struct sockaddr_can addr;

    if (!h || !ifname) return false;

    h->sockfd = socket(PF_CAN, SOCK_RAW, CAN_RAW);
    if (h->sockfd < 0) 
    {
        perror("socket(PF_CAN)");
        return false;
    }

    strncpy(h->ifname, ifname, sizeof(h->ifname) - 1);

    memset(&ifr, 0, sizeof(ifr));
    strncpy(ifr.ifr_name, ifname, sizeof(ifr.ifr_name) - 1);
    if (ioctl(h->sockfd, SIOCGIFINDEX, &ifr) < 0) 
    {
        perror("ioctl(SIOCGIFINDEX)");
        close(h->sockfd);
        h->sockfd = -1;
        return false;
    }

    addr.can_family = AF_CAN;
    addr.can_ifindex = ifr.ifr_ifindex;

    if (bind(h->sockfd, (struct sockaddr *)&addr, sizeof(addr)) < 0) 
    {
        perror("bind");
        close(h->sockfd);
        h->sockfd = -1;
        return false;
    }

    can_is_up = true;
    can_send_active = false;
    can_rcv_status = false;
    return true;
}

void can_close(CAN_Handle_t *h)
{
    const char *cmd = {"ip link set can0 down"};
    int ret = system(cmd);
    if (ret == -1)
    {
        perror("system");
    }

    if (h && h->sockfd >= 0)
    {
        close(h->sockfd);
        h->sockfd= -1;
    }
}

Большинство структур данных и функций в SocketCAN определены в linux/can.h, а создание сокетов шины CAN выполняется с использованием стандартных сетевых сокетов.

Передача данных

Каждый раз, когда шина CAN получает данные, они передаются в виде единиц can_frame. Эта структура определена следующим образом:

xxxxxxxxxx
struct canfd_frame {
    canid_t can_id;  /* 32-битный CAN_ID + флаги EFF/RTR/ERR */
    __u8    len;     /* длина полезной нагрузки кадра в байтах */
    __u8    flags;   /* дополнительные флаги для CAN FD */
    __u8    __res0;  /* зарезервировано / выравнивание */
    __u8    __res1;  /* зарезервировано / выравнивание */
    __u8    data[CANFD_MAX_DLEN] __attribute__((aligned(8)));
};

can_id — это идентификатор кадра. При отправке стандартного кадра используются младшие 11 бит can_id; если это расширенный кадр, используются биты 0-28. 29-й, 30-й и 31-й биты can_id являются битами-идентификаторами кадра, используемыми для определения типа кадра, как показано ниже:

xxxxxxxxxx
/* флаги описания специального адреса для CAN_ID */
#define CAN_EFF_FLAG 0x80000000U /* EFF/SFF устанавливается в старшем значащем бите (MSB) */
#define CAN_RTR_FLAG 0x40000000U /* запрос на удаленную передачу */
#define CAN_ERR_FLAG 0x20000000U /* кадр сообщения об ошибке */

Передача данных использует функцию write. Чтобы отправить кадр данных с идентификатором 0x123 и данными в один байт 0xAB, используется следующий метод:

xxxxxxxxxx
struct can_frame frame;
frame.can_id = 0x123;
frame.can_dlc = 1;
frame.data[0] = 0xAB;
int nbytes = write(s, &frame, sizeof(frame));
if(nbytes != sizeof(frame))
    printf("Error\n");

При отправке удаленного кадра, frame.can_id = CAN_RTR_FLAG | 0x123

Прием данных

Прием данных использует функцию read, реализованную следующим образом:

xxxxxxxxxx
struct can_frame frame;
int nbytes = read(s, &frame, sizeof(frame))

Создание потока приема

При тестировании программ связи CAN в Linux обычно необходимо создавать поток, отвечающий за прием. Использование потоков позволяет в полной мере использовать планирование задач и повторное использование ресурсов, предоставляемые ядром Linux.

pthread_t recv_tid;
pthread_create(&recv_tid, NULL, can_recv_thread, &g_can_handle);

void *can_recv_thread(void *arg)
{
    CAN_Handle_t *h = (CAN_Handle_t *)arg;
    uint32_t id = 0;

    while (1) 
    {
        if (can_is_up && (can_recv(h, &id, can_rcv_buf, &can_rcv_len) > 0)) 
        {
            printf("Received CAN frame: ID=0x%X, Data=", id);
            for (int i = 0; i < can_rcv_len; i++) 
            {
                printf("%02X ", can_rcv_buf[i]);
            }
            can_rcv_status = true;
            printf("\n");
        } 
        else 
        {
            usleep(1000);
        }
    }

    printf("CAN receive thread exiting.\n");
    return NULL;
}