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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廣泛用于自動控制、嵌入式設備和汽車領域的網絡技術，EM9287 的CAN通訊接口是通過FlexCAN模塊來實現控制局域網絡協議（CAN）通信的，FlexCAN模塊同時支持CAN協議規范2.0，包括協議所規定的標準幀和擴展幀。

        Linux下最早使用CAN的方法是基于字符設備來實現的，在EM9287上移植的Linux-3.9.7內核中FlexCAN模塊驅動實現的是Socket CAN方式，Scoket CAN使用了socket接口和Linux網絡協議棧，這種方法使得CAN設備驅動可以通過網絡接口函數來調用，這樣大大地方便了熟悉Linux網絡編程的程序員，由于調用的都是標準的socket 函數，也使得應用程序便于移植，而不會因為硬件的調整而修改應用程序，這樣加強了應用程序的可維護性。關于Socket CAN在Linux內核文檔中有更為詳細的介紹（/Linux-3.9.7/Documentation/networtking/can.txt）。

        本文將簡要介紹EM9287在Linux-3.9.7內核上如何實現CAN驅動以及如何在應用程序中使用Socket CAN。

二、Linux內核配置

        內核配置中增加以下選項(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相關文件進行傳遞，除了內核的配置外，還需要在相應的dst文件中增加can0節點。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>;
        };

        內核編譯成功后，板卡啟動顯示即表示flexcan驅動加載成功。

        [ 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復制到EM9287的文件系統中，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。
        // 關閉can0接口，以便進行配置
        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。為了適應各種不同的采樣率，我們采用方法二來對can的波特率進行設置，以CiA推薦的采樣點在bit的87.5%處，作為基準來計算：

3、Scoket CAN測試代碼

        就像TCP/IP協議一樣，在使用CAN網絡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議族PF_CAN，所以在調用socket( )這個系統函數的時候需要將PF_CAN作為第一個參數。當前有兩個CAN的協議可以選擇，一個是原始套接字協議（ raw socket protocol），另一個是廣播管理協議BCM（broadcast manager）。作為一般的工業應用我們選用原始套接字協議：

        s = socket(PF_CAN, SOCK_RAW, CAN_RAW);

        在成功創建一個套接字之后，通常需要使用bind( )函數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( )進行數據收發的操作。

        基本的CAN幀結構體和套接字地址結構體定義在include/linux/can.h

        /*
         * 擴展格式識別符由 29 位組成。其格式包含兩個部分：11 位基本 ID、18 位擴展 ID。
         * Controller Area Network Identifier structure
         *
         * bit 0-28 : CAN識別符 (11/29 bit)
         * bit 29 : 錯誤幀標志 (0 = data frame, 1 = error frame)
         * bit 30 : 遠程發送請求標志 (1 = rtr frame)
         * bit 31 :幀格式標志 (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; /* 數據長度: 0 .. 8 */ 
                __u8 data[8] __attribute__((aligned(8)));
        };

        以下為相關的測試代碼：

        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, 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; 
        }