一、簡述

EM9287工控主板CPU為Freescale 的iMX287，主頻454MHz，以具有豐富的通訊接口為特色，可同時支持雙網(wǎng)口、7路串口、32路GPIO、SPI、I2C以及CAN通訊等接口。CAN是一種在世界范圍內(nèi)廣泛用于自動控制、嵌入式設(shè)備和汽車領(lǐng)域的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，EM9287 的CAN通訊接口是通過FlexCAN模塊來實(shí)現(xiàn)控制局域網(wǎng)絡(luò)協(xié)議（CAN）通信的，F(xiàn)lexCAN模塊同時支持CAN協(xié)議規(guī)范2.0，包括協(xié)議所規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)幀和擴(kuò)展幀。

Linux下最早使用CAN的方法是基于字符設(shè)備來實(shí)現(xiàn)的，在EM9287上移植的Linux-3.9.7內(nèi)核中FlexCAN模塊驅(qū)動實(shí)現(xiàn)的是Socket CAN方式，Scoket CAN使用了socket接口和Linux網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧，這種方法使得CAN設(shè)備驅(qū)動可以通過網(wǎng)絡(luò)接口函數(shù)來調(diào)用，這樣大大地方便了熟悉Linux網(wǎng)絡(luò)編程的程序員，由于調(diào)用的都是標(biāo)準(zhǔn)的socket 函數(shù)，也使得應(yīng)用程序便于移植，而不會因?yàn)橛布恼{(diào)整而修改應(yīng)用程序，這樣加強(qiáng)了應(yīng)用程序的可維護(hù)性。關(guān)于Socket CAN在Linux內(nèi)核文檔中有更為詳細(xì)的介紹（/Linux-3.9.7/Documentation/networtking/can.txt）。

本文將簡要介紹EM9287在Linux-3.9.7內(nèi)核上如何實(shí)現(xiàn)CAN驅(qū)動以及如何在應(yīng)用程序中使用Socket CAN。

二、Linux內(nèi)核配置

內(nèi)核配置中增加以下選項(xiàng)(make menuconfig):

Networking support --->
<*> CAN bus subsystem support --->
<*> Raw CAN Protocol (raw access with CAN-ID filtering)
<*> Broadcast Manger CAN Protocol (with content filtering)
<*> CAN Gateway/Router (with netlink configuration)
CAN Device Drivers --->
<*> Platform CAN drivers with Netlink support
[*] CAN bit-timing calculation
<*> Support for Freescale FLEXCAN based chips

EM9287移植的是Linux-3.9.7版本，對于硬件的描述和配置都是通過device tree相關(guān)文件進(jìn)行傳遞，除了內(nèi)核的配置外，還需要在相應(yīng)的dst文件中增加can0節(jié)點(diǎn)。如：

can0: can@80032000 {
compatible = 'fsl,imx28-flexcan', 'fsl,p1010-flexcan';
reg = <0x80032000 0x2000>;
interrupts = <8>;
clocks = <&clks 58>, <&clks 58>;
clock-names = 'ipg', 'per';
pinctrl-names = 'default';
pinctrl-0 = <&can0_pins_a>;
};

內(nèi)核編譯成功后，板卡啟動顯示即表示flexcan驅(qū)動加載成功。

[ 2.022398] CAN device driver interface
[ 2.031257] flexcan 80032000.can: device registered (reg_base=f5032000, irq=190)

三、Socket CAN的測試

Socket CAN 的使用會用到ip命令工具，由于busybox中的ip沒有支持 socket can，所以需要重新移植ip工具，iproute2中的ip可以支持socket can。

1、移植iproute2
從iproute2官方網(wǎng)站上下載源碼，我們這里用到的是iproute2-3.10.0.
1) tar jxvf iproute2-3.10.0
2) 修改Makefie
CC=arm-none-linux-gnueabi-gcc
由于只用到ip工具，所以將別編譯目錄屏蔽：
#SUBDIRS=lib ip tc bridge misc netem genl man
SUBDIRS=lib ip
3) make編譯成功后生成 “ip”
4) 將ip復(fù)制到EM9287的文件系統(tǒng)中，替換原來busybox中的ip

這樣ip命令工具就算是移植好了。

2、使用ip命令配置can0接口。
// 關(guān)閉can0接口，以便進(jìn)行配置
ifconfig can0 down
// 方法一：配置can0的波特率為250Kbps
ip link set can0 type can bitrate 250000
// 方法二：配置can0的波特率為250Kbps
ip link set can0 type can tp 250 prog-seg 5 phase-seg1 8 phase-seg2 2 sjw 2
// 啟動can0接口
ifconfig can0 up

EM9287的FLEXCAN時鐘選用的是24MHz的外部晶體振蕩時鐘。為了適應(yīng)各種不同的采樣率，我們采用方法二來對can的波特率進(jìn)行設(shè)置，以CiA推薦的采樣點(diǎn)在bit的87.5%處，作為基準(zhǔn)來計算：

3、Scoket CAN測試代碼

就像TCP/IP協(xié)議一樣，在使用CAN網(wǎng)絡(luò)之前首先需要打開一個套接字。CAN的套接字使用到了一個新的協(xié)議族PF_CAN，所以在調(diào)用socket( )這個系統(tǒng)函數(shù)的時候需要將PF_CAN作為第一個參數(shù)。當(dāng)前有兩個CAN的協(xié)議可以選擇，一個是原始套接字協(xié)議（ raw socket protocol），另一個是廣播管理協(xié)議BCM（broadcast manager）。作為一般的工業(yè)應(yīng)用我們選用原始套接字協(xié)議：

s = socket(PF_CAN, SOCK_RAW, CAN_RAW);

在成功創(chuàng)建一個套接字之后，通常需要使用bind( )函數(shù)將套接字綁定在某個CAN接口上。在綁定 (CAN_RAW)套接字之后，就可以在套接字上使用read( )/write( )進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)的操作。

基本的CAN幀結(jié)構(gòu)體和套接字地址結(jié)構(gòu)體定義在include/linux/can.h

/*
* 擴(kuò)展格式識別符由 29 位組成。其格式包含兩個部分：11 位基本 ID、18 位擴(kuò)展 ID。
* Controller Area Network Identifier structure
*
* bit 0-28 : CAN識別符 (11/29 bit)
* bit 29 : 錯誤幀標(biāo)志 (0 = data frame, 1 = error frame)
* bit 30 : 遠(yuǎn)程發(fā)送請求標(biāo)志 (1 = rtr frame)
* bit 31 :幀格式標(biāo)志 (0 = standard 11 bit, 1 = extended 29 bit)
*/
typedef __u32 canid_t;
struct can_frame {
canid_t can_id; /* 32 bit CAN_ID + EFF/RTR/ERR flags */
__u8 can_dlc; /* 數(shù)據(jù)長度: 0 .. 8 */
__u8 data[8] __attribute__((aligned(8)));
};

以下為相關(guān)的測試代碼：

int main( int argc,char* argv[] )
{
int i1, ret;
int nbytes, baudrate;
int s;
struct sockaddr_can addr;
struct ifreq ifr;
struct can_frame frame;
printf( 'SocketCAN Test V1.0\n' );
// 解析命令行參數(shù), CAN波特率
if( argc > 1 )
{
baudrate = atoi( argv[1] );
}
else
{
baudrate = 250000;
}
printf( 'bitrate is %d\n', baudrate );
set_can_bittiming( baudrate );
s = socket(PF_CAN, SOCK_RAW, CAN_RAW);
printf( 'SOCK_RAW can sockfd:%d\n', s );
if( s < 0 )
{
return -1;
}
int loopback = 0; /* 0 = disabled, 1 = enabled (default) */
setsockopt(s, SOL_CAN_RAW, CAN_RAW_LOOPBACK, &loopback, sizeof(loopback));
strcpy(ifr.ifr_name, 'can0' );
ret = ioctl(s, SIOCGIFINDEX, &ifr);
if( ret < 0 )
{
return -1;
}
addr.can_family = AF_CAN;
addr.can_ifindex = ifr.ifr_ifindex;
bind(s, (struct sockaddr *)&addr, sizeof(addr));
for( i1=0; i1<10; i1++ )
{
nbytes = read(s, &frame, sizeof(struct can_frame));
if (nbytes < 0) {
perror('can raw socket read');
return 1;
}
if( nbytes < (int)sizeof(struct can_frame))
{
perror('read: incomplete CAN frame\n');
return 1;
}
/* do something with the received CAN frame: send back */
nbytes = write(s, &frame, sizeof(struct can_frame));
printf( '%d sendbytes: %d\n', i1+1, nbytes );
}
close( s );
return 0;
}