基于MCU MM32G5330的FlexCAN实现CANopenNode协议栈移植

引言

在现代工业自动化和汽车电子领域，CAN总线以其高可靠性和实时性成为通信的主流选择。而CANopen协议，作为CAN总线上的一种上层通信协议，广泛应用于各种设备间的通信。本文将介绍如何基于灵动MM32G5330的FlexCAN实现CANopenNode协议栈的移植，并使用灵动官方提供的开发板Mini-G5333进行验证。

CANopen简介

CANopen是由CiA (CAN-in-Automation)组织开发的上层通信协议，它定义了一组用于工业自动化的通信对象，并在CAN总线之上实现了网络管理、设备配置和数据交换等功能。CANopen协议规范了设备如何通过CAN总线进行通信，使得不同厂商的设备能够无缝集成和协同工作。

CANopen从应用端到CAN总线的结构：

• 应用层(Application)

用于实现各种应用对象

• 对象字典(Object dictionary)

用于描述CANopen节点设备的参数

• 通信接口(Communication interface)

定义了CANopen协议通信规则以及CAN控制器驱动之间对应关系

CANopen网络中用到的三种通信模型：

主机/从机模型(Master/Salve)

• 一个节点(例如控制接口)充当应用程序主机控制器，从机(例如伺服电机)发送/请求数据，一般在诊断或状态管理中使用。

• 通信样例：NMT主机与NMT从机的通信

所有节点通信地位平等，运行时允许自行发送报文，但CANopen网络为了稳定可靠可控，都需要设置一个网络管理主机 NMT-Master。

NMT主机一般是CANopen网络中具备监控的PLC或者PC(当然也可以是一般的功能节点)，所以也成为CANopen主站。相对应的其他CANopen节点就是NMT从机(NMT-slaves)。

客户端/服务端模型(Client/Server)

• 客户机向服务器发送数据请求，服务器进行响应。例如，当应用程序主机需要来自从机OD的数据时使用。

• 通信样例：SDO客户端与SDO服务端的通信

发送节点需要指定接收节点的地址(Node-ID)回应CAN报文来确认已经接收，如果超时没有确认，则发送节点将会重新发送原报文。

生产者/消费者模型(Producer/Consumer)

• 生产者节点向网络广播数据，而网络由使用者节点使用。生产者可以根据请求发送此数据，也可以不发送特定请求。

• 通信样例：心跳生产者与心跳消费者的通信

单向发送传输，无需接收节点回应CAN报文来确认。

CANopen的七种报文类型：

• NMT(Network Management)

控制CANopen设备状态，用于网络管理。

• SYNC(Synchronization)

SYNC 消息用于同步多个 CANopen 设备的输入感应和驱动——通常由应用程序 Master 触发。

• EMCY(Emergency)

在设备发生错误(例如传感器故障)时使用的，发送设备内部错误代码。

• TIME

用于分配网络时间，议采用广播方式，无需节点应答，CAN-ID 为 100h，数据长度为 6，数据为当前时刻与1984年1月1日0时的时间差。节点将此时间存储在对象字典1012h的索引中。

• PDO(Process Object)

PDO服务用于在设备之间传输实时数据，例如测量数据(如位置数据)或命令数据(如扭矩请求)。

• SDO(Sever D Object)

用于访问/更改CANopen设备的对象字典中的值——例如，当应用程序主机需要更改CANopen设备的某些配置时。

• Heartbeat

Heartbeat服务有两个用途: 提供“活动”消息和确认NMT命令。

CANopenNode协议栈

CANopenNode是一款免费和开源的CANopen协议栈，使用ANSI C语言以面向对象的方式编写的。它可以在不同的微控制器上运行，作为独立的应用程序或与RTOS一起运行。变量（通信、设备、自定义）被收集在CANopen对象字典中，并且可以以两种方式修改：C源代码和CANopen网络。

CANopenNode主页位于：https://github.com/CANopenNode/CANopenNode

CANopenNode vs CAN Festival

表1

CANopenNode和CANFestival都是用于在嵌入式系统上实现CANopen协议通信的开源软件协议栈。需要注意的是它们使用了不同的开放程度的开源协议。CANFestival使用LGPLv2开源协议。这意味着CANFestival的源代码虽是免费提供的，任何人都可以使用、修改和分发，只要任何衍生作品使用相同的GPL许可证，但如果一个公司在产品中使用CANFestival，他们也必须按照同样的LGPLv2开源协议提供其产品的源代码。而CANopenNode使用 Apache v2.0开源协议，这是一个自由度比LGPLv2更为开发的一个开源协议，允许在使用软件方面有更大的灵活性。任何人都可以使用、修改和发布CANopenNode，甚至用于商业目的，而不需要发布其衍生作品的源代码。

移植前准备

获取CANopenNode源码

选择 CANopenNode v1.3，该版本为CANopenNode 官方发布版本，获取源码链接：https://github.com/CANopenNode/CANopenNode/releases/tag/v1.3。

获取 MiniBoard-OB (MM32G5333D6QV) 例程及开发板资料

开发板及LibSamples详情见灵动官网：https://www.MindMotion.com.cn/support/development_tools/evaluation_boards/miniboard/mm32g5330d6qv/。

编译工具和开发环境

使用基于 Keil MDK-ARM 创建工程。

基于FlexCAN移植CANopenNode

在CANopenNode移植中涉及到三个文件需要被复制引用和修改：

• CANopenNode-1.3/example/main.c 文件。

• CANopenNode-1.3/stack/drvTemplate/CO_driver.c 文件。

• CANopenNode-1.3/stack/drvTemplate/CO_driver_target.h 文件。

其中：

• 在 mian.c 文件中实现 tmrTask_thread() 函数

通加载进入1ms 定时中断服务函数进行 1ms 定时的信息同步

• 在 CO_driver.c 文件中实现 CO_CANmodule_init() 函数

用于对 MCU 中的 CAN 模块进行初始，并配置CAN报文的收发参数以及开启 flexcan 中断。

• 在 CO_driver.C 文件中实现 CO_CANinterrupt() 函数

用于实现接收和发送CAN信息。该功能从高优先级的CAN中断中直接调用。

• 在 CO_driver.C 文件中实现 CO_CANverifyErrorst() 函数

用于对 CAN 总线进行错误检测和上报。

下面我们将以MM32G5330微控制器上集成的FlexCAN为例，完成对CANopenNode v1.3的移植，并实现一个 CANopen_Basic 样例进行基本功能验证。

首先在灵动官网下载基于Mini-G5330开发板的LibSamples_MM32G5330软件包，并在该软件包的根目录文件夹下创建 ~/3rdPartySoftwarePorting/CANopenNode 文件夹，如下图1所示，将获取的 CANopenNode-1.3 软件包解压后原封不动地复制到新建的 CANopenNode 文件夹中。

图 1

这里我们在 CANopenNode 文件夹下创建 Demos 文件夹用于按照LibSamples的样例结构创建关于 CANopenNode 相关的样例工程。接下来将CANopenNode源码中提供的example文件夹的结构如下图2所示，其中CO_OD.c/h是 CANopen中使用到的对象字典， 我们将这两个文件复制到  Demos/CANopen_Basic 文件夹下。main.c是 CANopenNode的主程序文件，我们将原有的main.c文件进行替换。

图 2

将如图3所示的位于CANopenNode-1.3/stack/drvTemplate文件夹下的CO_driver.c及CO_driver_target.h这两个文件复制到样例工程的文件夹下。

图 3

在CANopen_Basic文件夹下参照LibSample中的样例工程创建MDK-ARM样例工程并添加编译路径，CANopen_Basic样例完成移植后效果如下图所示：

图 4

由于本次移植是基于裸机移植，故按照CANopenNode的设计将Mainline线程放入while(1)中，CAN接收线程放入flexcan的中断服务程序中，定时线程放在一个1ms的定时中断服务程序中。

在 main.c 文件中配置定时器

这里初始化和配置了定时器 TIM1，并实现了与之相关的中断处理程序。

/* Setup the timer. */
void app_tim_init(void)
{
    NVIC_InitTypeDef        NVIC_InitStruct;
    TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStruct;

    RCC_ClocksTypeDef RCC_Clocks;

    RCC_GetClocksFreq(&RCC_Clocks);

    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2ENR_TIM1, ENABLE);

    TIM_TimeBaseStructInit(&TIM_TimeBaseInitStruct);
    TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Prescaler         = (RCC_Clocks.PCLK2_Frequency / APP_TIM_UPDATE_STEP - 1);
    TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_CounterMode       = TIM_COUNTERMODE_UP;
    TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Period            = (APP_TIM_UPDATE_PERIOD - 1);
    TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_ClockDivision     = TIM_CKD_DIV1;
    TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_RepetitionCounter = 0;
    TIM_TimeBaseInit(TIM1, &TIM_TimeBaseInitStruct);

    TIM_ClearFlag(TIM1, TIM_IT_UPDATE);
    TIM_ITConfig(TIM1, TIM_IT_UPDATE, ENABLE);

    NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel = TIM1_UP_IRQn;
    NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;
    NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;
    NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
    NVIC_Init(&NVIC_InitStruct);
}

void TIM1_UP_IRQHandler(void)
{
    TIM_ClearITPendingBit(TIM1, TIM_IT_UPDATE);
    tmrTask_thread();
}

在 main.c 文件中实现定时线程任务处理

这里对 tmrTask_thread() 函数进行完善。

/* timer thread executes in constant intervals ********************************/
void tmrTask_thread(void){

    INCREMENT_1MS(CO_timer1ms);

    if (CO->CANmodule[0]->CANnormal) {
        bool_t syncWas;

        /* Process Sync */
        syncWas = CO_process_SYNC(CO, TMR_TASK_INTERVAL);

        /* Read inputs */
        CO_process_RPDO(CO, syncWas);

        /* Further I/O or nonblocking application code may go here. */

        /* Write outputs */
        CO_process_TPDO(CO, syncWas, TMR_TASK_INTERVAL);

        /* verify timer overflow */
        if((TIM_GetITStatus(TIM1, TIM_IT_UPDATE) & TIM_IT_UPDATE) != 0u) {
            CO_errorReport(CO->em, CO_EM_ISR_TIMER_OVERFLOW, CO_EMC_SOFTWARE_INTERNAL, 0u);
            TIM_ClearITPendingBit(TIM1, TIM_IT_UPDATE);
        }
    }
}

在 main.c 文件中实现 FlexCAN 的中断服务函数

/* CAN interrupt function *****************************************************/
void FLEXCAN_IRQHandler(void)
{
    FLEXCAN_TransferHandleIRQ(FLEXCAN, &FlexCAN_Handle);
    CO_CANinterrupt(CO->CANmodule[0]);
    __DSB();
}

在 CO_driver.c 文件中实现FlexCAN模块配置

实现包括对 FlexCAN 相关的 GPIO引脚、时钟、CAN报文收发消息缓冲区的配置。

void FlexCAN_Configure(uint32_t can_bitrate)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStruct;
    RCC_ClocksTypeDef RCC_Clocks;

    flexcan_config_t       FlexCAN_ConfigStruct;
    flexcan_rx_mb_config_t FlexCAN_RxMB_ConfigStruct;

    RCC_GetClocksFreq(&RCC_Clocks);

    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1PERIPH_FLEXCAN, ENABLE);
    RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBENR_GPIOA, ENABLE);

    GPIO_PinAFConfig(GPIOA, GPIO_PINSOURCE11, GPIO_AF_9);
    GPIO_PinAFConfig(GPIOA, GPIO_PINSOURCE12, GPIO_AF_9);

    GPIO_StructInit(&GPIO_InitStruct);
    GPIO_InitStruct.GPIO_Pin   = GPIO_PIN_11;
    GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_SPEED_HIGH;
    GPIO_InitStruct.GPIO_Mode  = GPIO_MODE_FLOATING;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

    GPIO_StructInit(&GPIO_InitStruct);
    GPIO_InitStruct.GPIO_Pin   = GPIO_PIN_12;
    GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_SPEED_HIGH;
    GPIO_InitStruct.GPIO_Mode  = GPIO_MODE_AF_PP;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

    NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel = FLEXCAN_IRQn;
    NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;
    NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;
    NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
    NVIC_Init(&NVIC_InitStruct);

    FLEXCAN_GetDefaultConfig(&FlexCAN_ConfigStruct);
    FlexCAN_ConfigStruct.baudRate             = can_bitrate*1000;
    FlexCAN_ConfigStruct.clkSrc               = Enum_Flexcan_ClkSrc1;
    FlexCAN_ConfigStruct.enableLoopBack       = false;
    FlexCAN_ConfigStruct.disableSelfReception = true;
    FlexCAN_ConfigStruct.enableIndividMask    = true;

    #if 1    /* Baudrate calculate by automatically */
    FLEXCAN_CalculateImprovedTimingValues(FlexCAN_ConfigStruct.baudRate, RCC_Clocks.PCLK1_Frequency, &FlexCAN_ConfigStruct.timingConfig);
#else  /* You can modify the parameters yourself */
    FlexCAN_ConfigStruct.timingConfig.preDivider = 23;
    FlexCAN_ConfigStruct.timingConfig.propSeg    = 6;
    FlexCAN_ConfigStruct.timingConfig.phaseSeg1  = 3;
    FlexCAN_ConfigStruct.timingConfig.phaseSeg2  = 3;    
    FlexCAN_ConfigStruct.timingConfig.rJumpwidth = 3; 
#endif

    FLEXCAN_Init(FLEXCAN, &FlexCAN_ConfigStruct);

    /* Set Tx MB_2. */
    FLEXCAN_TxMbConfig(FLEXCAN, BOARD_FLEXCAN_TX_MB_CH, ENABLE);
    FLEXCAN_TransferCreateHandle(FLEXCAN, &FlexCAN_Handle, FlexCAN_Transfer_Callback, NULL);

    /* Set Rx MB_0. */
    FlexCAN_RxMB_ConfigStruct.id     = FLEXCAN_ID_STD(0x222);
    FlexCAN_RxMB_ConfigStruct.format = Enum_Flexcan_FrameFormatStandard;
    FlexCAN_RxMB_ConfigStruct.type   = Enum_Flexcan_FrameTypeData;
    FLEXCAN_RxMbConfig(FLEXCAN, BOARD_FLEXCAN_RX_MB_CH, &FlexCAN_RxMB_ConfigStruct, ENABLE);

    /* Set Rx Individual Mask. */
    FLEXCAN_SetRxIndividualMask(FLEXCAN, BOARD_FLEXCAN_RX_MB_CH, FLEXCAN_RX_MB_STD_MASK(0x000, 0, 0));

    FlexCAN_MB0_FrameStruct.length = (uint8_t)(8);
    FlexCAN_MB0_FrameStruct.type   = (uint8_t)Enum_Flexcan_FrameTypeData;
    FlexCAN_MB0_FrameStruct.format = (uint8_t)Enum_Flexcan_FrameFormatStandard;
    FlexCAN_MB0_FrameStruct.id     = FLEXCAN_ID_STD(0x222);

    FlexCAN_MB0_TransferStruct.mbIdx = BOARD_FLEXCAN_RX_MB_CH;
    FlexCAN_MB0_TransferStruct.frame = &FlexCAN_MB0_FrameStruct;
    FLEXCAN_TransferReceiveNonBlocking(FLEXCAN, &FlexCAN_Handle, &FlexCAN_MB0_TransferStruct);
}

/******************************************************************************/
CO_ReturnError_t CO_CANmodule_init(
        CO_CANmodule_t         *CANmodule,
        void                   *CANdriverState,
        CO_CANrx_t              rxArray[],
        uint16_t                rxSize,
        CO_CANtx_t              txArray[],
        uint16_t                txSize,
        uint16_t                CANbitRate)
{
    uint16_t i;

    /* verify arguments */
    if(CANmodule==NULL || rxArray==NULL || txArray==NULL){
        return CO_ERROR_ILLEGAL_ARGUMENT;
    }

    /* Configure object variables */
    CANmodule->CANdriverState = CANdriverState;
    CANmodule->rxArray = rxArray;
    CANmodule->rxSize = rxSize;
    CANmodule->txArray = txArray;
    CANmodule->txSize = txSize;
    CANmodule->CANnormal = false;
    CANmodule->useCANrxFilters = false;/* microcontroller dependent */
    CANmodule->bufferInhibitFlag = false;
    CANmodule->firstCANtxMessage = true;
    CANmodule->CANtxCount = 0U;
    CANmodule->errOld = 0U;
    CANmodule->em = NULL;

    for(i=0U; i<rxSize; i++){
        rxArray[i].ident = 0U;
        rxArray[i].mask = 0xFFFFU;
        rxArray[i].object = NULL;
        rxArray[i].pFunct = NULL;
    }
    for(i=0U; i<txSize; i++){
        txArray[i].bufferFull = false;
    }

    FlexCAN_Configure(CANbitRate);

    return CO_ERROR_NO;
}

在 CO_driver.c 文件中实现FlexCAN的报文收发

对 flexcan_tx() 函数及 CO_CANinterrupt()函数的实现。

/* Send a message frame. */
bool flexcan_tx(CO_CANtx_t *buffer)
{
    bool status = false;

    flexcan_frame_t       FlexCAN_FrameStruct;
    flexcan_mb_transfer_t FlexCAN_MB_TransferStruct;

    if (!buffer->rtr)
    {
        FlexCAN_FrameStruct.type = (uint8_t)Enum_Flexcan_FrameTypeData; /* Data frame type. */
    }
    else
    {
        FlexCAN_FrameStruct.type = (uint8_t)Enum_Flexcan_FrameTypeRemote; /* Remote frame type. */
    }

    FlexCAN_FrameStruct.length = (uint8_t)buffer->DLC;
    FlexCAN_FrameStruct.format = (uint8_t)Enum_Flexcan_FrameFormatStandard;
    FlexCAN_FrameStruct.id     = FLEXCAN_ID_STD(buffer->ident); /* Indicated ID number. */

    FlexCAN_FrameStruct.dataByte0 = buffer->data[0];
    FlexCAN_FrameStruct.dataByte1 = buffer->data[1];
    FlexCAN_FrameStruct.dataByte2 = buffer->data[2];
    FlexCAN_FrameStruct.dataByte3 = buffer->data[3];
    FlexCAN_FrameStruct.dataByte4 = buffer->data[4];
    FlexCAN_FrameStruct.dataByte5 = buffer->data[5];
    FlexCAN_FrameStruct.dataByte6 = buffer->data[6];
    FlexCAN_FrameStruct.dataByte7 = buffer->data[7];

    FlexCAN_MB_TransferStruct.mbIdx = 2;
    FlexCAN_MB_TransferStruct.frame = &FlexCAN_FrameStruct;

    if (Status_Flexcan_Success == FLEXCAN_TransferSendNonBlocking(FLEXCAN, &FlexCAN_Handle, &FlexCAN_MB_TransferStruct))
    {
        status = true;
    }

    return status;
}


/******************************************************************************/
CO_ReturnError_t CO_CANsend(CO_CANmodule_t *CANmodule, CO_CANtx_t *buffer){
    CO_ReturnError_t err = CO_ERROR_NO;

    /* Verify overflow */
    if(buffer->bufferFull){
        if(!CANmodule->firstCANtxMessage){
            /* don't set error, if bootup message is still on buffers */
            CO_errorReport((CO_EM_t*)CANmodule->em, CO_EM_CAN_TX_OVERFLOW, CO_EMC_CAN_OVERRUN, buffer->ident);
        }
        err = CO_ERROR_TX_OVERFLOW;
    }

    CO_LOCK_CAN_SEND();
    bool tx_mb_status = flexcan_tx(buffer);

    if(tx_mb_status == true){
        CANmodule->bufferInhibitFlag = buffer->syncFlag;
    }
    /* if no buffer is free, message will be sent by interrupt */
    else{
        buffer->bufferFull = true;
        CANmodule->CANtxCount++;
    }
    CO_UNLOCK_CAN_SEND();

    return err;
}

void CO_CANinterrupt(CO_CANmodule_t *CANmodule){

    uint32_t status = FLEXCAN->IFLAG1;

    if (0 != (status & (BOARD_FLEXCAN_RX_MB_STATUS)) || (FlexCAN_MB0_RxCompleteFlag))
    {
        /* receive interrupt */
        CO_CANrxMsg_t *rcvMsg;      /* pointer to received message in CAN module */
        CO_CANrxMsg_t rcvMsgBuff;

        uint16_t index;             /* index of received message */
        uint32_t rcvMsgIdent;       /* identifier of the received message */
        CO_CANrx_t *buffer = NULL;  /* receive message buffer from CO_CANmodule_t object. */
        bool_t msgMatched = false;

        /* get message from module here */
        rcvMsg = &rcvMsgBuff;

        rcvMsg->ident   = (FlexCAN_MBTemp_FrameStruct.id>> CAN_ID_STD_SHIFT)&0x7FF;
        rcvMsg->DLC     = FlexCAN_MBTemp_FrameStruct.length;
        rcvMsg->data[0] = FlexCAN_MBTemp_FrameStruct.dataByte0;
        rcvMsg->data[1] = FlexCAN_MBTemp_FrameStruct.dataByte1;
        rcvMsg->data[2] = FlexCAN_MBTemp_FrameStruct.dataByte2;
        rcvMsg->data[3] = FlexCAN_MBTemp_FrameStruct.dataByte3;
        rcvMsg->data[4] = FlexCAN_MBTemp_FrameStruct.dataByte4;
        rcvMsg->data[5] = FlexCAN_MBTemp_FrameStruct.dataByte5;
        rcvMsg->data[6] = FlexCAN_MBTemp_FrameStruct.dataByte6;
        rcvMsg->data[7] = FlexCAN_MBTemp_FrameStruct.dataByte7;

        rcvMsgIdent = rcvMsg->ident;

        FlexCAN_MB0_RxCompleteFlag = 0;

        /* CAN module filters are not used, message with any standard 11-bit identifier */
        /* has been received. Search rxArray form CANmodule for the same CAN-ID. */
        buffer = &CANmodule->rxArray[0];
        for(index = CANmodule->rxSize; index > 0U; index--){
            if(((rcvMsgIdent ^ buffer->ident) & buffer->mask) == 0U){
                msgMatched = true;
                break;
            }
            buffer++;
        }

        /* Call specific function, which will process the message */
        if(msgMatched && (buffer != NULL) && (buffer->pFunct != NULL)){
            buffer->pFunct(buffer->object, rcvMsg);
        }

        /* Clear interrupt flag */
        FLEXCAN_ClearMbStatusFlags(FLEXCAN, BOARD_FLEXCAN_RX_MB_STATUS);
    }
    else if (0 != (status & BOARD_FLEXCAN_TX_MB_STATUS))
    {
        /* Clear interrupt flag */
        FLEXCAN_ClearMbStatusFlags(FLEXCAN, BOARD_FLEXCAN_TX_MB_STATUS);

        /* First CAN message (bootup) was sent successfully */
        CANmodule->firstCANtxMessage = false;
        /* clear flag from previous message */
        CANmodule->bufferInhibitFlag = false;
        /* Are there any new messages waiting to be send */
        if(CANmodule->CANtxCount > 0U){
            uint16_t i;             /* index of transmitting message */

            /* first buffer */
            CO_CANtx_t *buffer = &CANmodule->txArray[0];
            /* search through whole array of pointers to transmit message buffers. */
            for(i = CANmodule->txSize; i > 0U; i--){
                /* if message buffer is full, send it. */
                if(buffer->bufferFull){
                    buffer->bufferFull = false;
                    CANmodule->CANtxCount--;

                    /* Copy message to CAN buffer */
                    CANmodule->bufferInhibitFlag = buffer->syncFlag;
                    CO_CANsend(CANmodule, buffer);
                    break;                      /* exit for loop */
                }
                buffer++;
            }/* end of for loop */

            /* Clear counter if no more messages */
            if(i == 0U){
                CANmodule->CANtxCount = 0U;
            }
        }
    }
    else{
        /* some other interrupt reason */
    }
}

在 CO_driver.c 文件中实现CAN总线错误检测

关于 CO_CANverifyErrors() 函数的实现。

void CO_CANverifyErrors(CO_CANmodule_t *CANmodule){
    uint16_t rxErrors, txErrors, overflow;
    CO_EM_t* em = (CO_EM_t*)CANmodule->em;
    uint32_t err;

    /* get error counters from module. Id possible, function may use different way to
     * determine errors. */
    rxErrors = (uint16_t) ((FLEXCAN->ECR & CAN_ECR_RXERRCNT_MASK) >> CAN_ECR_RXERRCNT_SHIFT);
    txErrors = (uint16_t) ((FLEXCAN->ECR & CAN_ECR_TXERRCNT_MASK) >> CAN_ECR_TXERRCNT_SHIFT);
    overflow = (uint16_t) ((FLEXCAN->ESR1 & CAN_ESR1_ERROVR_MASK) >> CAN_ESR1_ERROVR_SHIFT);

    err = ((uint32_t)txErrors << 16) | ((uint32_t)rxErrors << 8) | overflow;

    if(CANmodule->errOld != err){
        CANmodule->errOld = err;

        if(txErrors >= 256U){                               /* bus off */
            CO_errorReport(em, CO_EM_CAN_TX_BUS_OFF, CO_EMC_BUS_OFF_RECOVERED, err);
        }
        else{                                               /* not bus off */
            CO_errorReset(em, CO_EM_CAN_TX_BUS_OFF, err);

            if((rxErrors >= 96U) || (txErrors >= 96U)){     /* bus warning */
                CO_errorReport(em, CO_EM_CAN_BUS_WARNING, CO_EMC_NO_ERROR, err);
            }

            if(rxErrors >= 128U){                           /* RX bus passive */
                CO_errorReport(em, CO_EM_CAN_RX_BUS_PASSIVE, CO_EMC_CAN_PASSIVE, err);
            }
            else{
                CO_errorReset(em, CO_EM_CAN_RX_BUS_PASSIVE, err);
            }

            if(txErrors >= 128U){                           /* TX bus passive */
                if(!CANmodule->firstCANtxMessage){
                    CO_errorReport(em, CO_EM_CAN_TX_BUS_PASSIVE, CO_EMC_CAN_PASSIVE, err);
                }
            }
            else{
                bool_t isError = CO_isError(em, CO_EM_CAN_TX_BUS_PASSIVE);
                if(isError){
                    CO_errorReset(em, CO_EM_CAN_TX_BUS_PASSIVE, err);
                    CO_errorReset(em, CO_EM_CAN_TX_OVERFLOW, err);
                }
            }

            if((rxErrors < 96U) && (txErrors < 96U)){       /* no error */
                CO_errorReset(em, CO_EM_CAN_BUS_WARNING, err);
            }
        }

        if(overflow != 0U){                                 /* CAN RX bus overflow */
            CO_errorReport(em, CO_EM_CAN_RXB_OVERFLOW, CO_EMC_CAN_OVERRUN, err);
        }
    }
}

至此，驱动代码适配完成。

板载验证

验证环境

使用搭载了MM32G5330 MCU的开发板Mini-G5330 ，以CANopen_Basic样例工程为例，将开发板上的CAN收发器与PCAN相连接，并将PCAN与PC机通过USB相连接，在PC端（基于Win10操作系统）使用PCAN-View上位机模拟CANopen主站，来通过CANopen协议与CANopen从站（即 MM32 MCU）进行通信，如图5所示。

图 5 MCU与PC机交互示意图

注：这里我们使用了PCAN-USB，并使用了配套上位机PCAN-View。

验证过程

上述环境搭建好后，将上述工程代码编译后刷写固件进MCU，将MCU上电并复位通过PC端上位机PCAN-View测试如下指令，观察CANopen节点其对指令的响应，来判断该CANopen节点是否处于正常运行状态。

节点上线：

MCU上电后，CANopen节点应成功启动并向网络发送上线报文。

CANopen节点上线向CAN网络发送CANopen节点上线报文，PC上位机将收到一条如下报文：

表2

之后该CANopen节点以 1000ms 的时间间隔向CAN网络发送节点心跳报文，上位机以1000ms的时间间隔收到如下报文：

表 3

如图6所示。

图 6

至此，可验证该CANopen节点设备成功启动并开始正常运行。

模式切换：

通过上位机发送NMT命令，验证节点能够正确响应Start、Stop和Pre-operation等模式切换指令。

将NODE-ID为0x0A的节点设置为 Stop 模式，上位机PCAN-View发送如下指令：

表 4

如下图7所示，可接收到如下报文：

图 7

将NODE-ID为0x0A的节点设置为 Start 模式，上位机PCAN-View发送如下指令：

表 5

如下图8所示，可接收到如下报文：

图8

将NODE-ID为0x0A的节点设置为Pre-operation模式，上位机PCAN-View发送如下指令：

表6

如下图9所示，该节点进入Pre-operation模式，可接收到如下报文：

图 9

将NODE-ID为0x0A节点复位，上位机PCAN-View发送如下指令：

表 7

如下图10所示，该节点被复位：

图 10

将NODE-ID为0x0A节点的通信层复位，上位机PCAN-View发送如下指令：

表 8

如下图11所示，该节点通信层被复位，重新上线：

图 11

心跳检测：

节点应周期性发送心跳报文，以表明其处于活跃状态。

获取NODE-ID为0x0A节点的心跳发送间隔时间，上位机PCAN-View发送如下指令：

表 9

如下图12所示，返回该节点当前心跳发送间隔时间为1000(0x03E8)ms：

图 12

设置NODE-ID为0x0A节点的心跳发送间隔时间为500(0x01F4)ms，上位机PCAN-View发送如下指令：

表 10

如下图13所示，该节点当前心跳发送间隔时间变为500ms：

图 13

总结

通过本文的介绍，我们了解了CANopen协议的基本概念，并基于MM32G5330的FlexCAN完成了CANopenNode协议栈的移植工作。通过板载验证，我们确认了移植后的协议栈能够正常工作，为后续的设备集成和通信提供了进一步开发的基础。同样的开发者可以根据实际应用需求使用灵动其他带有FlexCAN的MCU，参考本文的方法进行相应的移植和验证工作，以实现高效可靠的CANopen通信。