英飞凌 AURIX TC3XX 系列微控制器 CAN 外设介绍 (I)

1、前言

本文讲述的是英飞凌 AURIX TC3XX 系列多核单片机的 MCMCAN 外设介绍。

MCMCAN 遵循 ISO 11898-1 和 ISO 11898-4 做数据收发，能提供 ISO 11898-4 中规定的时间触发通信的所有功能，包括事件同步时间触发通信、全局系统时间和时钟漂移补偿。此外，根据ISO 11898-1，MCMCAN 支持经典 CAN 和 CAN FD 通信。

2、 介绍

2.1、MCMCAN 框架图

从下图可知，一个 MCMCAN 管理多路 CAN 节点（通道）。

2.2、功能列表

以下是MCMCAN模块的功能：

• 遵循 ISO 11898-1，ISO 11898-4
• 支持最多64个数据字节的 CAN FD
• TTCAN 协议1级和2级完全在硬件中
• 支持事件同步时间触发通信
• CAN 错误记录
• AUTOSAR 优化
• SAE J1939 优化
• 改进的验收过滤
• 两个可配置的接收 FIFO
• 接收高优先级消息时单独发送信号
• 多达 64 个专用接收缓冲区
• 多达 32 个专用传输缓冲区
• 可配置传输 FIFO
• 可配置传输队列
• 可配置传输事件 FIFO
• 主机 CPU 的直接消息 RAM 访问
• 多个 CAN 节点共享同一 Message RAM
• 可编程回路测试模式
• 可屏蔽模块中断
• 用于连接客户特定主机 CPU 的 8/16/32 位通用从属接口

2.3、中断组

2.3.1、中断源

从下图可知，CAN 中断源的数目较多，可以通过 CAN 的 IE 寄存器启用配置。

 2.3.2、中断控制输入

MCMCAN 的中断输出线 INT_O0-15 连接到中断控制模块，一个 MCMCAN 最多支持 16 个中断源输入，即多路 CAN 节点共享 16 个中断源输入，从下图可知，呈现中断源使用的中断输入信号是一一对应关系，且以中断输入信号最后设置对应的中断源为主（覆盖式设置生效）。

2.4、节点端口

从上述的框架图得知，多路 CAN 节点共享一个 MCMCAN，而 TC3XX 不同系列中 MCMCAN 模块的数目不一样，比如 TC37X 只有两个 MCMCAN，8路CAN节点（一个 MCMCAN 有 4 路 CAN 节点）；关于 CAN 节点（通道对应的IO口）和 MCMCAN 的对应关系，如下图（CAN00 表示 MCMCAN0 第一个CAN节点，CAN01 表示 MCMCAN0 第二个CAN节点）：

2.5、共享 RAM

一个可配置的消息RAM，用于存储要发送或接收的消息（一个 MCMCAN 只有一个专用 MessageRAM）。消息RAM由MCMCAN模块内的所有CAN节点共享，这和平常使用的 CAN 外设不同，平常使用的每一路 CAN 都有独立的寄存器控制和 FIFO等，这里采用了多路 CAN 共享同一个 Message RAM（共享并不代表不能同时使用，通过初始化配置进行管理即可支持多路 CAN 节点同时工作），下图是每个 MCMCAN 对应的地址信息和内存管理排序。

从上图看，按顺序分为（32位系统，1字 = 4字节）：

• 标准帧过滤规则设置（一个元素大小占 1 字，最多可设置 128 个元素）
• 扩展帧过滤规则设置（一个元素大小占 2 字，最多可设置 64 个元素）
• Rx FIFO 0（一个元素可能大小占 4/5/6/7/8/10/14/18 字，但最多可设置 64 个元素）
• Rx FIFO 1（一个元素可能大小占 4/5/6/7/8/10/14/18 字，但最多可设置 64 个元素）
• 专用 Rx Buffer（一个元素可能大小占 4/5/6/7/8/10/14/18 字，但最多支持 64 个元素）
• Tx Event FIFO（一个元素大小占 2 字，最多可设置 32 个元素）
• Tx Buffer（一个元素大小可能占 4/5/6/7/8/10/14/18 字，但最多可设置 32 个元素）
• TX 触发空间（一个元素大小占 2 字，最多支持 64 个元素）

这部分空间由用户开发人员进行配置（设置起始地址和元素个数，有些同时需要设置数据宽度，如Rx FIFO等），所有部分的元素之和一定不能超过 MCMCAN 消息 RAM 的总大小。

该 RAM 通过以下方式提高了灵活性和性能：从而有可能消除未使用的部分，并为其他部分扩展足够的内存。在 CAN 消息 RAM 中以动态且连续的方式分配每个部分（按照上图顺序）； 但是为了避免超出 RAM 的风险并且出于可靠性的原因，没有将特定的开始和结束地址分配给每个部分。

MCMCAN外设可以配置三种传输机制：专用 Tx Buffer ，Tx Queue 和 Tx FIFO 并且可以通过 Rx Buffer 和 Rx FIFO 进行接收储存。

2.5.1、元素大小设置

1、从上述得知，其中 Rx FIFO、Rx Buffer 和 Tx Buffer 数据宽度所占大小不确定，因此需要根据实际情况进行设置，如果是经典 CAN，则数据宽度为 8Byte，因此 Rx FIFO、Rx Buffer 和 Tx Buffer 占 4 字（元素大小 = 2  + 数据宽度 / 4，单位字），下图可知：

• R0+R1 是固定的 2 字大小（帧头信息，包括帧标识符、数据长度等字段）
• R2~Rn 是可设置的大小，数据宽度（帧数据内容）

2、Rx Buffer / FIFO 通过对应的寄存器配置数据宽度，寄存器的值对应数据宽度和所占大小关系如下图：

3、TX Buffer 和上述一致，配置对应的寄存器即可。

2.5.2、元素数目设置

从上述的内存分布图可知，有些元素是可以设置元素数目的，如过滤规则设置、Rx FIFO 和 Tx Buffer。其他的元素数目固定（查阅了资料，没看到可以设置的寄存器，应该是固定元素数目的），其中 Tx Buffer 包含了专用 Tx Buffer、Tx Queue 和 Tx FIFO 可设置共用或者单独使用，较为特殊，总数不能大于 32。

• SIDFC.LSS（标准帧过滤规则设置数目）
• XIDFC.LSE（扩展帧过滤规则设置数目）
• RXF0C.F0S（Rx 接收 FIFO 0 数目）
• RXF1C.F1S（Rx 接收 FIFO 0 数目）
• TXEFC.EFS（Tx 事件发送 FIFO 数目）
• TXBC.NDTB（专用 Tx Buffer 数目）
• TXBC.TFQS（Tx Queue / FIFO 数目，根据配置决定采用 Queue 还是 FIFO）

2.5.3、起始地址设置

设置数据宽度后，就可以根据MCMCAN的RAM空间大小进行合理分配；通过设置每一个元素的数目，根据元素单个大小和数目计算得到该元素需要多大的 RAM 预留空间，防止下一个元素的 RAM 空间和当前元素的 RAM 重叠，导致功能异常；通过以下寄存器写入每个元素的 RAM 起始地址。

• SIDFCi.FLSSA （标准帧过滤规则设置空间起始地址）
• XIDFCi.FLESA（扩展帧过滤规则设置空间起始地址）
• RXF0Ci.F0SA（Rx 接收 FIFO 0 空间起始地址）
• RXF1Ci.F1SA（Rx 接收 FIFO 1 空间起始地址）
• RXBCi.RBSA（Rx 接收 Buffer 空间起始地址）
• TXEFCi.EFSA（Tx 事件发送 FIFO 空间起始地址）
• TXBCi.TBSA （Tx 发送 Buffer 空间起始地址）
• TMCi.TMSA（TX 触发空间起始地址）

2.5.4、多节点内存示意图

多个 CAN 节点（通道）在内存分配时可参考下面的内存示意图

原文地址：https://www.cnblogs.com/const-zpc/p/16364406.html