NVIDIA Jetson Controller Area Network (CAN)

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前言

       适用于 Jetson AGX Orin、Jetson Orin NX、Jetson Orin Nano、Jetson Xavier NX 系列和 Jetson AGX Xavier 系列。

       本主题介绍英伟达™（NVIDIA®）SoC "始终开启 "模块上的时间触发 CAN (TTCAN) 控制器，以及如何在用户空间中使用该控制器。

一、重要功能

       时间触发 CAN 控制器有几个重要功能：

• 它支持标准和扩展帧传输。
• CAN 总线比特率可配置为 10 kbps 至 1 Mbps。
• 它支持 CAN FD 模式，最大数据比特率为 15 Mbps。所有类型的收发器都能达到 5 Mbps 的数据比特率。
• 如果通过用户空间 sysfs 节点配置 TDCR（传输延迟补偿寄存器），它可以提供更高的数据比特率。

二、Jetson 平台详情

       下表列出了各支持平台 CAN 实施的详细信息。

三、启用 CAN

       NVIDIA® Jetson™ 设备与 CAN 的接口要求收发器至少支持 3.3 V 电压和基于 Jetson 平台规格的传输速率。有关详细信息，请参阅 "重要特性 "部分。

       NVIDIA 推荐将 WaveShare SN65HVD230 CAN 板用于开发系统。对于生产设备，收发器的选择取决于您的应用要求。

       从收发器到 Jetson 载板的连接如下：

• 收发器 Rx 至 Jetson CAN_RX
• 收发器 Tx 至 Jetson CAN_TX
• 收发器 VCC 至 Jetson 3.3V 引脚
• 收发器 GND 至 Jetson GND 引脚

该图显示了一个正确连接的示例：

3.1 内核 DTB

       默认情况下，内核设备树中启用了 "+"节点：

mttcan@c310000 {
    status = "okay";
};
mttcan@c320000 {
    status = "okay";
};

       您也可以从用户空间检查该字段：

cat /proc/device-tree/mttcan\@c310000/status

3.2 Pinmux

       确保 pinmux 寄存器设置已应用，如 Jetson 平台详情一节中的表格所示。

       可以通过多种方式更新 Pinmux：

• 使用 BusyBox devmem 工具写入硬件寄存器。更改只会持续到系统重启。

输入此命令安装 BusyBox：

sudo apt-get install busybox

本例将数值 0x458 写入寄存器地址 0x0c303020：

busybox devmem 0x0c303020 w 0x458

• 更新各平台 pinmux 配置文件并闪存更新后的文件。
• 有关如何启用引脚的信息，请参阅主题 "配置 Jetson 扩展头 "中的 "运行 JetsonIO"。

四、内核驱动程序

       按所示顺序加载所有必要的 CAN 内核驱动程序。

4.1 加载 CAN 内核驱动程序

1. 安装 CAN BUS 子系统支持模块：

sudo modprobe can

1. 或者

insmod /lib/modules/5.x.xxx-tegra/kernel/net/can/can.ko

1. 插入原始 CAN 协议模块（CAN-ID 过滤）：

sudo modprobe can_raw

1. 或者

insmod /lib/modules/5.x.xxx-tegra/kernel/net/can/can-raw.ko

1. 添加真正的 CAN 接口支持（针对 Jetson、mttcan）：

sudo modprobe mttcan

1. 或者

insmod /lib/modules/5.x.xxx-tegra/kernel/drivers/net/can/mttcan/native/mttcan.ko

编写为 Python 程序 setup.py

# I Terminal
# sudo python3 /home/subsea/CanTesting/startup.py
    #"sudo busybox devmem 0x0c303018 w 0xc458",
    #"sudo busybox devmem 0x0c303010 w 0xc400",
# Kjører for hver komando
  # Sende can 2.0 melding "sudo cansend can0 444#04"
    # Sende canFD melding "sudo cansend can0 144##0.04"
#"sudo ip link set can0 up type can bitrate 500000 dbitrate 2000000 berr-reporting on fd on",
import os
commands = [
    "sudo ip link set can0 down",
    "sudo modprobe can",
    "sudo modprobe can_raw",
    "sudo modprobe mttcan",
    "sudo busybox devmem 0x0c303018 w 0xc458",
    "sudo busybox devmem 0x0c303010 w 0xc400",
    "sudo ip link set can0 up type can bitrate 1000000 dbitrate 2500000 berr-reporting on fd on"
    #"sudo ip link set can0 up type can bitrate 1000000 dbitrate 2500000 fd on"
]
for command in commands:
    os.system(command)

/etc/rc.local

#!/bin/bash
# Load CAN kernel drivers
modprobe can
modprobe can_raw
modprobe mttcan
# Check if the modules are loaded successfully
if lsmod | grep -q "^can" && lsmod | grep -q "^can_raw" && lsmod | grep -q "^mttcan"; then
    echo "CAN kernel drivers loaded successfully."
else
    echo "Failed to load CAN kernel drivers."
fi
# Set up pinmux configurations
busybox devmem 0x0c303018 w 0xc458
busybox devmem 0x0c303010 w 0xc400
# Check pinmux configurations
pinmux_can0_din=$(busybox devmem 0x0c303018)
pinmux_can0_dout=$(busybox devmem 0x0c303010)
if [ "$pinmux_can0_din" = "0xc458" ] && [ "$pinmux_can0_dout" = "0xc400" ]; then
    echo "Pinmux configurations applied successfully."
else
    echo "Failed to apply pinmux configurations."
fi

sudo chmod +x /etc/rc.local

sudo systemctl enable rc-local

sudo systemctl start rc-local.service
sudo systemctl status rc-local.service

To load it automatically, you could configure the following line in kernel/kernel-5.10/arch/arm64/configs/defconfig and re-build kernel image.

- CONFIG_MTTCAN=m

+ CONFIG_MTTCAN=y

五、管理网络

       要使用网络，首先必须在网络上调用 CAN 设备，并安装一组 CAN 实用程序用于测试。然后就可以传输数据包，必要时还可以调试网络接口。

5.1 设置接口属性

       这些示例命令将网络接口设置为使用 FD（灵活数据）模式，总线比特率为 500 kbps，数据比特率为 1 Mbps：

sudo ip link set can0 up type can bitrate 500000 dbitrate 1000000 berr-reporting on fd on
sudo ip link set can1 up type can bitrate 500000 dbitrate 1000000 berr-reporting on fd on

5.2 安装 CAN 实用程序

       输入命令

sudo apt-get install can-utils

5.3 传输数据包

1. 此示例命令向 can0 传输 CAN ID 为 123、数据为 "abcdabcd "的数据包：

cansend can0 123#abcdabcd

1. 此示例命令从连接到总线的任何 CAN 节点接收数据包：

candump -x any &

1. 该示例命令向 can0 传输一个 FD 帧，CAN ID 为 123，标志位为 1，数据为 "abcdabcd"：

cansend can0 123##1abcdabcd

       有关使用 cansend 的更多信息，请输入此命令：

cansend --help

       您可以使用其他工具（如 cangen）来获得不同的过滤选项。

六、调试方法

       本节讨论 CAN 网络问题的调试方法。

6.1 环回测试

       您可以执行环回测试，以确定控制器是否正常工作。

       执行环回测试

1. 短接 Jetson 载板 CAN0 的 Tx 和 Rx 引脚。
2. 启用 CAN 驱动程序。(更多信息，请参阅 "内核驱动程序"）。

sudo ip link set can0 type can bitrate 500000 loopback on
sudo ip link set can0 up
candump can0 &
cansend can0 123#abcdabcd

       如果环回测试成功，最后一条命令将显示此信息：

can0 123 [4] AB CD AB CD
can0 123 [4] AB CD AB CD

6.2 其他方法

       在适当情况下，其他几种调试技术也可能有用：

• 如果环回测试表明控制器工作正常，但仍无法发送或接收数据包，请尝试重新连接收发器，并确认连接正确无误。
• 检查是否正确执行了启用 CAN 的所有必要步骤。
• 连接示波器，查看总线是否正常。
• 如果设备在发送过程中记录了 "No buffer space available"（无可用缓冲空间）信息，请输入此命令以使用轮询机制：

cangen -L 8 can0 -p 1000

七、获得更高的比特率

       通过用户空间 sysfs 节点配置 TDCR（传输延迟补偿寄存器），可以获得更高的数据比特率。

       请确保所用收发器能够支持更高的比特率。

7.1 为更高比特率配置 TDCR

1. 输入命令

echo 0x600 > /sys/devices/c320000.mttcan/net/can1/tdcr

1. 在网络上调用 CAN 接口并传输数据包。更多信息，请参阅管理网络。

八、在 T194 平台上更改 CAN 父时钟

       适用于 仅适用于 Jetson Xavier NX 系列和 Jetson AGX Xavier 系列设备

       在基于 NVIDIA T194 SoC 的设备上，CAN 父时钟是 PLL_C。PLL_C 时钟的核心时钟频率设置为 34 MHz。

       要设置更高的时钟频率或获得精确的 1 Mbps 比特率，请启用 PLLAON 时钟并将其作为 MTTCAN 的父时钟。

       有关将 PLLAON 作为 MTTCAN 的父时钟的信息，请参阅时钟主题中的配置时钟。

九、更改 CAN 时钟速率

       mttcan 内核驱动程序设置 CAN 时钟速率。按照 "内核定制 "主题中的 "使用 Git 获取内核源代码 "中的说明获取内核源代码。更新 mttcan 驱动程序中的时钟频率，如代码片段所示：

.set_can_core_clk = true,
.can_core_clk_rate = 50000000, // modify here (in Hz)
.can_clk_rate = 200000000,     // four times of core clock rate

       默认 CAN 时钟频率为

• NVIDIA® Jetson Xavier™ NX 系列： 50 MHz
• NVIDIA® Jetson AGX Xavier™ 系列： 50 MHz

       要通过用户空间 sysfs 节点检查软件中设置的时钟频率，请输入命令：

cat /sys/kernel/debug/bpmp/debug/clk/can0/rate

       要通过用户空间 sysfs 节点检查硬件中设置的实际时钟频率，请输入命令：

cat /sys/kernel/debug/bpmp/debug/clk/can0/pto_counter