RK3568 CAN驱动测试及使用说明

RK3568是瑞芯微电子(Rockchip)推出的四核64位Cortex-A55处理器芯片，由于芯片IP设计原因，RK3568 CAN接口在使用时需要结合自身具体应用，由应用层主动参与总线故障管理，才能确保CAN接口稳定工作。

针对 RK3568 CAN接口勘误说明，目前有两个版本的CAN驱动程序：1、官方SDK提供的驱动(后续简称官方驱动)。2、Linux mainline中的驱动(后续简称mainline驱动)。

本文将对比测试CAN接口官方驱动和mainline驱动的性能，以及应用程序如何检测总线故障，并提供故障自动恢复的参考建议。

测试板卡ESM3568

测试平台为英创公司基于RK3568J设计的工控主板ESM3568。

ESM3568主要特点包括：

1. ESM3568直接引出4路网口，板载了网络PHY芯片，触摸屏接口芯片，独立的硬件RTC等。与常规的仅包含CPU，内存，存储的核心板相比，ESM3568的必要外设板载化设计可简化应用底板设计难度，减少设计风险，降低底板的物料和维护成本。
2. 基于RK3568J的ESM3568，与英创基于NXP iMX8MP的ESM8400工控主板pin-to-pin兼容。用户可以在同一块应用底板上安装不同的主板，以灵活的满足其客户多样化的需求。
3. ESM3568出厂配置了"开箱即用"的完整内核驱动和文件系统，用户只需专注于应用软件开发，可大大节省用户产品研发周期。英创公司提供"客户量产协助"服务可在板卡厂时烧写用户指定配置，预拷贝用户测试程序或正式应用程序数据，用户拿到英创板卡后可直接装机测试，省去诸多系统重写，软件配置等环节。

驱动性能测试

1. 最大发送帧数测试

Mainline CAN驱动每秒能发送更多的CAN数据。

2. 收发测试

1. 波特率250 kBits/s时，板子和PCAN各每隔1ms发一帧：板子ID：123h / PCAN ID: 120h，测试10万帧
2. 波特率 ≥ 500 kBits/s时，板子和PCAN各每隔1ms发两帧：板子ID：123h, 124h / PCAN ID: 120h, 121h，测试20万帧

官方驱动的一大问题是，当RK3568发送的CAN帧优先级低于总线上的其他节点时，就会存在大量发送错误，在总线负载越高的情况下，发送错误率越高。而mainline驱动完全没有这个问题。

3. 延迟测试

1. CAN0发 -> CAN1收
2. CAN0每间隔5ms发送一帧，测试5万帧。
3. 应用进程CPU绑定(未CPU隔离) + 应用进程高最优先级（本次测试，内核非PREEMPT_RT）

在相同的测试条件下，Mainline CAN驱动的数据收发延迟要小于官方驱动。

已知故障与恢复建议

在多个可靠性测试项目过程中，原始驱动出现过CPU占用100%的情况，同时mainline驱动的性能表现明显优于官方驱动，因此ESM3568缺省使用mainline CAN驱动。

但由于RK3568芯片CAN接口IP设计原因，即使mainline驱动，在某些条件下仍然存在不能发送或收发全停的故障，且无法在驱动中自动恢复。此时就需要应用层结合自身应用，主动参与总线故障管理，才能确保CAN接口正常工作。

下面是应用程序检查故障并尝试自动恢复的核心逻辑，用户需要结合实际应用，设置恰当的故障触发阈值。

下面是部分代码片段：

1. 程序初始化时，开启CAN接口错误帧上报功能：

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| /* 定义自动恢复功能开关（设为0则禁用对应功能） */ #define MAX_CONSECUTIVE_WRITE_ERRORS 20 /* 发送连续错误阈值 */ #define MAX_RX_IDLE_MS 1000 /* 接收空闲超时（毫秒） */ /* 程序启动时，开启错误帧上报功能 */ #if (MAX_CONSECUTIVE_WRITE_ERRORS > 0 || MAX_RX_IDLE_MS > 0) can_err_mask_t err_mask = CAN_ERR_BUSOFF | CAN_ERR_CRTL | CAN_ERR_PROT; if (setsockopt(s, SOL_CAN_RAW, CAN_RAW_ERR_FILTER, &err_mask, sizeof(err_mask)) < 0) { perror("setsockopt error filter"); } #endif |

2. 发送函数中，检测到连续发送失败时，触发自动恢复：

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| int send_can_frame(int s, struct can_frame *frame, struct program_options *opts) { { ...... /*略*/ nbytes = write(s, frame, sizeof(struct can_frame)); ...... /*略*/ #if MAX_CONSECUTIVE_WRITE_ERRORS > 0 /* 连续写错误达到阈值，触发自动恢复 */ if (nbytes != sizeof(struct can_frame) && consecutive_write_errors >= MAX_CONSECUTIVE_WRITE_ERRORS) { printf("\n[AutoRecovery] %d consecutive write errors on %s, reconfiguring...\n", consecutive_write_errors, opts->device); usleep(100000); /* 等待100ms，避免过快重试 */ report.tx_auto_recoveries++; safe_reconfigure_can(opts); consecutive_write_errors = 0; /* 重置计数器，避免重复触发 */ } #endif } |

3. 在接收线程中，同时处理bus_off错误帧和接收超时：

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| /* 接收线程函数 - 使用recv实现 */ void *receive_thread(void *arg) { /* 初始化上次接收时间为当前时间 */ clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &last_rx_time); while (running) { FD_ZERO(&rset); FD_SET(s, &rset); /* 设置超时避免阻塞太久 */ tv.tv_sec = 0; tv.tv_usec = 20000; /* 20ms */ int ret = select(s + 1, &rset, NULL, NULL, &tv); if (ret < 0) { continue; } /* 处理超时（无数据） */ if (ret == 0) { /* 空闲超时自动恢复（仅当功能启用） */ #if MAX_RX_IDLE_MS > 0 struct timespec now; clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &now); long elapsed_ms = (now.tv_sec - last_rx_time.tv_sec) * 1000 + (now.tv_nsec - last_rx_time.tv_nsec) / 1000000; if (elapsed_ms >= MAX_RX_IDLE_MS) { printf("\n[AutoRecovery] No CAN frame for %ld ms on %s, reconfiguring...\n", elapsed_ms, opts->device); safe_reconfigure_can(opts); report.rx_auto_recoveries++; /* 重置空闲计时，避免立即再次触发 */ clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &last_rx_time); } #endif continue; } /* 使用recv接收数据 */ struct timeval recv_time; int nbytes = recv(s, &frame, sizeof(struct can_frame), 0/*MSG_DONTWAIT*/); if (nbytes != sizeof(struct can_frame)) continue; #if (MAX_CONSECUTIVE_WRITE_ERRORS > 0 || MAX_RX_IDLE_MS > 0) if (frame.can_id & CAN_ERR_BUSOFF) { printf("\n[Error] Bus-off detected via error frame!\n"); usleep(100000); /* 等待100ms，避免过快重试 */ report.bus_off_recoveries++; safe_reconfigure_can(opts); /* 重置空闲计时，避免立即再次触发 */ clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &last_rx_time); continue; // 错误帧不作为数据帧处理 } #endif gettimeofday(&recv_time, NULL); clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &last_rx_time); /* 更新上次接收时间 */ } } |

4. can接口配置中，关闭驱动bus off自恢复：

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| int configure_can_interface(const char *device, uint32_t bitrate) { ...... /*略*/ /* 根据是否启用用户自动恢复功能，决定驱动是否启动bus off自恢复 */ #if (MAX_CONSECUTIVE_WRITE_ERRORS > 0 || MAX_RX_IDLE_MS > 0) /* 用户自动恢复启用：不使用内核的自动重启，避免冲突 */ snprintf(cmd, sizeof(cmd), "ip link set %s up type can bitrate %d restart-ms 0 2>/dev/null", device, bitrate); #else /* 无用户自动恢复：依赖内核的自动重启（100ms后尝试恢复） */ snprintf(cmd, sizeof(cmd), "ip link set %s up type can bitrate %d restart-ms 100 2>/dev/null", device, bitrate); #endif ret = system(cmd); ...... /*略*/ } |

总结

通过增加应用层自恢复机制，可以确保CAN总线从故障中自动恢复，但确实也就存在，在某些情况下发送或接收被暂时中断的现象。对CAN总线可靠性要求极高的车载应用等场合，建议使用与ESM3568完全兼容的NXP i.MX8MP主板ESM8400，或者考虑外扩独立的CAN总线芯片。