隨著現(xiàn)在工控領(lǐng)域技術(shù)的發(fā)展，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量越來越多， CAN總線在傳輸速率和帶寬漸漸不能滿足現(xiàn)場的需求。為了解決這個問題，BOSCH公司推出了CAN FD(CAN with Flexible Data rate)協(xié)議，該協(xié)議可以支持更高的波特率和更長的數(shù)據(jù)位，最高波特率可達(dá)8Mbit/s，支持最長數(shù)據(jù)位為64byte，并且可以兼容傳統(tǒng)的CAN 2.0B協(xié)議。為了在英創(chuàng)Linux工控主板上支持CAN FD，滿足客戶的需求，英創(chuàng)公司基于SBC8XX系列工控應(yīng)用底板，設(shè)計(jì)了擴(kuò)展模塊ETA703。

ETA703模塊

　　ETA703通過SPI總線擴(kuò)展出一路支持CAN FD的CAN總線，同時將主板的串口隔離后分別轉(zhuǎn)換為RS232和RS485，并將主板帶有的2路CAN總線也經(jīng)過隔離后引出，因此模塊上一共包含3路can、3路RS485和1路RS232：

　　英創(chuàng)公司已經(jīng)調(diào)試好了ETA703的驅(qū)動，用戶在使用時調(diào)用modprobe eta703命令就能夠加載對應(yīng)的驅(qū)動文件。目前能夠支持ETA703擴(kuò)展模塊的主板為ESM6800H/E，ESM6802和ESM7000，因?yàn)镃AN FD是比較新的功能，需要這幾款主板使用的較高版本的交叉工具鏈才能夠支持。

　　驅(qū)動加載成功后系統(tǒng)會生成新的CAN設(shè)備，因?yàn)镋SMARC系列主板都板載了2路CAN總線（can0和can1），所以加載驅(qū)動后生成的設(shè)備為can2，可以使用命令ifconfig –a來查看。

　　關(guān)于ETA703更加具體的參數(shù)說明可以參考ETA703的數(shù)據(jù)手冊。這里主要介紹關(guān)于CAN FD的相關(guān)概念和程序接口。CAN FD的全稱為CAN with Flexible Data rate，相對于傳統(tǒng)的CAN總線協(xié)議，主要有兩點(diǎn)變化：

　　第一點(diǎn)從字面上就能夠看出來，即傳輸速率是可變的，最高可達(dá)8Mbit/s。

　　第二點(diǎn)是相比傳統(tǒng)CAN總線的8byte數(shù)據(jù)位，CAN FD協(xié)議最長可以支持64byte數(shù)據(jù)位。

　　我們可以將CAN FD看作是傳統(tǒng)CAN 2.0B協(xié)議的升級版本，并且是向下兼容的，即能夠同時支持CAN 2.0B協(xié)議。所以使用原來英創(chuàng)公司提供的CAN總線例程（test_socketcan）就能夠在ETA703上進(jìn)行正常的通訊，只是沒有啟用CAN FD的功能而已，關(guān)于CAN FD協(xié)議更加詳細(xì)的介紹可以參考網(wǎng)站：https://www.can-cia.org/can-knowledge/can/can-fd/。

　　接下來我們介紹如何通過程序啟用CAN FD協(xié)議進(jìn)行通訊。其實(shí)Linux系統(tǒng)使用的socketcan接口已經(jīng)很好的支持了CAN FD，并且同時能夠兼容CAN 2.0B協(xié)議。首先來看在<linux/can.h>頭文件中對于CAN和CANFD數(shù)據(jù)幀的結(jié)構(gòu)體定義：

struct can_frame {
       canid_t can_id;  /* 32 bit CAN_ID + EFF/RTR/ERR flags */
       __u8    can_dlc; /* frame payload length in byte (0 .. CAN_MAX_DLEN) */
       __u8    __pad;   /* padding */
       __u8    __res0;  /* reserved / padding */
       __u8    __res1;  /* reserved / padding */
       __u8    data[CAN_MAX_DLEN] __attribute__((aligned(8)));
};

　　上面是對CAN數(shù)據(jù)幀的定義，和下面CAN FD數(shù)據(jù)幀的定義對比，可以發(fā)現(xiàn)是兼容的，區(qū)別只在于數(shù)據(jù)位的長度上面：

struct canfd_frame {
       canid_t can_id;  /* 32 bit CAN_ID + EFF/RTR/ERR flags */
       __u8    len;     /* frame payload length in byte */
       __u8    flags;   /* additional flags for CAN FD */
       __u8    __res0;  /* reserved / padding */
       __u8    __res1;  /* reserved / padding */
       __u8    data[CANFD_MAX_DLEN] __attribute__((aligned(8)));
};

　　關(guān)于數(shù)據(jù)位的長度，根據(jù)前面的介紹應(yīng)該能夠了解到CAN FD最長支持64byte的數(shù)據(jù)位，在頭文件中有如下定義：

/* CAN payload length and DLC definitions according to ISO 11898-1 */
#define CAN_MAX_DLC 8
#define CAN_MAX_DLEN 8
 
/* CAN FD payload length and DLC definitions according to ISO 11898-7 */
#define CANFD_MAX_DLC 15
#define CANFD_MAX_DLEN 64

　　啟用CAN FD具體命令為ip link set can2 up type can bitrate 1000000 dbitrate 2000000 fd on restart-ms 100，可以看到是在原來使能CAN總線命令的基礎(chǔ)上增加了CAN FD的波特率的設(shè)置。同時在程序中也需要調(diào)用ioctl來使能CAN FD，具體代碼如下：

/* try to switch the socket into CAN FD mode */
canfd_on = 1;
setsockopt(s, SOL_CAN_RAW, CAN_RAW_FD_FRAMES, &canfd_on, sizeof(canfd_on));

　　在使能了CAN FD協(xié)議后，數(shù)據(jù)通訊的部分使用的函數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)的CAN通訊是相同的，都是使用write和recv函數(shù)，驅(qū)動會根據(jù)傳輸?shù)膸拈L度，自動判斷是否為CAN FD數(shù)據(jù)幀。所以客戶在編寫程序的時候，只需要注意一下填入的傳輸數(shù)據(jù)長度即可，這里可以利用頭文件中的宏定義：

#define CAN_MTU           (sizeof(struct can_frame))
#define CANFD_MTU       (sizeof(struct canfd_frame))

　　發(fā)送CAN FD數(shù)據(jù)的具體代碼如下：

struct canfd_frame   frame;
frame.len = 64;
nbytes = write(s, &frame, CANFD_MTU);

　　如果將frame.len的值改為8，write函數(shù)中的長度改為CAN_MTU，驅(qū)動就自動切換成CAN 2.0B協(xié)議進(jìn)行發(fā)送。同樣的在接收數(shù)據(jù)的時候，可以通過recv函數(shù)的返回值來判斷，具體代碼如下：

nbytes = recv(can_sock, &frame, CANFD_MTU, 0 );
if (nbytes < 0)
{
       perror("can raw socket read");
       break;
}
if ((size_t)nbytes == CAN_MTU) {
       maxdlen = CAN_MAX_DLEN;
}
else if ((size_t)nbytes == CANFD_MTU) {
       maxdlen = CANFD_MAX_DLEN;
}
else {
       fprintf(stderr, "read: incomplete CAN frame\n");
       return 1;
}

　　從上面的代碼可以看出CAN FD的編程十分簡單，socketcan提供的接口完美的兼容了CAN 2.0B和CAN FD，只需要在原來標(biāo)準(zhǔn)CAN總線的例程中增加對CAN FD的使能就可以了，在數(shù)據(jù)傳輸時候，根據(jù)數(shù)據(jù)幀長度就能判斷出類型，然后做出對應(yīng)的處理。

　　感興趣的客戶可以和英創(chuàng)的工程師聯(lián)系，索取完整的例程代碼。