RA MCU CAN和CANFD IP介紹
瑞薩RA MCU（Renesas RA Microcontroller Unit）是一種高性能且多功能的微控制器單元，由瑞薩電子公司推出。它是基于ARM Cortex-M內(nèi)核的先進(jìn)微控制器系列，專(zhuān)為滿(mǎn)足廣泛的嵌入式應(yīng)用需求而設(shè)計(jì)。
RA MCU系列提供了廣泛的產(chǎn)品線(xiàn)和內(nèi)核選項(xiàng)，以滿(mǎn)足不同級(jí)別、成本和性能要求。這些微控制器單元集成了豐富的外設(shè)和功能模塊，包括模擬轉(zhuǎn)換器、數(shù)字輸入輸出（GPIO）端口、通信接口（如UART、SPI、I2C）以及定時(shí)器等。這使得RA MCU具備了出色的通信能力、數(shù)據(jù)處理和控制性能，適用于各種行業(yè)和應(yīng)用領(lǐng)域。
除了以上通信接口，RA中多款MCU還配備了CAN或者CANFD模塊。RA MCU中的CAN（Controller Area Network）和CANFD（Controller Area Network with Flexible Data Rate）模塊是用于實(shí)現(xiàn)高性能數(shù)據(jù)通信的重要功能。
CAN是一種廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、工業(yè)控制和物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域的串行通信協(xié)議。其特點(diǎn)是具有高可靠性、抗干擾能力強(qiáng)和可擴(kuò)展性好。CAN通信使用兩根差分信號(hào)線(xiàn)（CAN_H和CAN_L），以確保可靠地傳輸數(shù)據(jù)。RA MCU的CAN模塊支持標(biāo)準(zhǔn)CAN協(xié)議，具備多個(gè)接收和發(fā)送FIFO緩沖區(qū)，用于存儲(chǔ)收發(fā)的CAN幀。它還提供了靈活的過(guò)濾和接收模式選擇功能，能夠滿(mǎn)足不同應(yīng)用的數(shù)據(jù)傳輸要求。
而CANFD是對(duì)傳統(tǒng)CAN協(xié)議的擴(kuò)展，能夠以更高的速率傳輸數(shù)據(jù)和更大的數(shù)據(jù)負(fù)載。CANFD模塊可以在CAN和CANFD之間進(jìn)行切換，以適應(yīng)不同的通信需求。與CAN相比，CANFD具有更高的數(shù)據(jù)傳輸速率和更大的數(shù)據(jù)幀長(zhǎng)度，提供了更大的靈活性和性能。RA MCU的CANFD模塊支持CAN2.0B和CANFD的協(xié)議規(guī)范，能夠在高速、高負(fù)載的應(yīng)用場(chǎng)景下提供可靠的數(shù)據(jù)通信。它具備更大的接收和發(fā)送FIFO緩沖區(qū)，以適應(yīng)更高速率、更大負(fù)載的數(shù)據(jù)傳輸。同時(shí)，CANFD模塊還提供了更豐富的過(guò)濾和接收模式配置選項(xiàng)，以滿(mǎn)足不同應(yīng)用的需求。
RA MCU中的CAN和CANFD模塊通過(guò)提供靈活而高性能的數(shù)據(jù)通信功能，使開(kāi)發(fā)者能夠輕松構(gòu)建復(fù)雜的通信系統(tǒng)。無(wú)論是用于車(chē)載電子、工業(yè)自動(dòng)化還是物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，CAN和CANFD模塊都是實(shí)現(xiàn)可靠數(shù)據(jù)傳輸?shù)睦硐脒x擇。
? 第一種：CAN模塊
RA2L1、RA4M1、RA4M2、RA4M3、RA4E1、RA6M1、RA6M2、RA6M3、RA6M4、RA6T1和RA6E1中搭載這一IP，符合ISO 11898-1、CAN 2.0A、CAN 2.0B協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。
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位速率 |
數(shù)據(jù)傳輸率可高達(dá)1 Mbps (fCAN≥8 MHz)； fCAN：CAN時(shí)鐘源 |
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Mailbox |
32個(gè)Mailbox，2種模式 ? 普通mailbox模式：32個(gè)mailbox，可獨(dú)立配置用于發(fā)送或接收 ? FIFOmailbox模式：24個(gè)mailbox，可獨(dú)立配置用于發(fā)送或接收，其余Mailbox接收和發(fā)送4級(jí)FIFO |
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接收過(guò)濾器 |
8個(gè)獨(dú)立接收Mask（每4個(gè)Mailbox有1個(gè)）； 每個(gè)Mailbox可以獨(dú)立啟用或禁用Mask。 |
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發(fā)送 |
支持?jǐn)?shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀發(fā)送； 傳輸ID格式可選擇僅標(biāo)準(zhǔn)ID、僅擴(kuò)展ID或混合ID； 可編程一次性傳輸功能； 廣播消息功能； 可根據(jù)消息ID或Mailbox號(hào)碼選擇優(yōu)先模式； 支持發(fā)送請(qǐng)求中止，并在狀態(tài)標(biāo)志中確認(rèn)中止完成； 每個(gè)Mailbox可獨(dú)立啟用或禁用傳輸完成中斷； |
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接收 |
支持?jǐn)?shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀接收； 接收ID格式可選擇僅標(biāo)準(zhǔn)ID、僅擴(kuò)展ID或混合ID； 可編程一次性接收功能； 可選擇覆蓋模式（覆蓋未讀消息）和溢出模式（保存未讀消息）； 每個(gè)Mailbox可獨(dú)立啟用或禁用接收完成中斷。 |
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中斷功能 |
支持五種中斷源：接收完成、發(fā)送完成、接收FIFO、發(fā)送FIFO和錯(cuò)誤中斷 |
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CAN時(shí)鐘源 |
PCLKB或CANMCLK |
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時(shí)間戳 |
使用16位計(jì)數(shù)器的時(shí)間戳功能； 參考時(shí)鐘可選擇1位、2位、4位和8位時(shí)間周期。 |
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錯(cuò)誤狀態(tài)監(jiān)測(cè) |
CAN總線(xiàn)錯(cuò)誤監(jiān)測(cè)，包括填充錯(cuò)誤、格式錯(cuò)誤、ACK錯(cuò)誤、15位CRC錯(cuò)誤、位錯(cuò)誤和ACK分隔符錯(cuò)誤； 檢測(cè)到錯(cuò)誤狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，包括錯(cuò)誤警告、錯(cuò)誤被動(dòng)、總線(xiàn)關(guān)閉進(jìn)入和總線(xiàn)關(guān)閉恢復(fù)； 支持讀取錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器。 |
系統(tǒng)框圖如下：
? 第二種：CANFD模塊
RA6M5中搭載這一IP，符合CAN-FD ISO 11898-1 (2015) 協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。
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位速率 |
仲裁階段高達(dá)1 Mbps，數(shù)據(jù)階段高達(dá)8 Mbps，每個(gè)CAN通道單獨(dú)傳輸； |
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CAN通道數(shù) |
2通道 |
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工作時(shí)鐘 外設(shè)時(shí)鐘/APB時(shí)鐘 |
50MHz（PCLKB）； RAM時(shí)鐘：100 MHz (PCLKA) |
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數(shù)據(jù)鏈路層 (DLL) 時(shí)鐘 |
最大值≤40 MHz |
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可選ID類(lèi)型 |
型11位標(biāo)準(zhǔn)ID； 11位標(biāo)準(zhǔn)ID+18位擴(kuò)展ID |
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可選幀類(lèi)型 |
數(shù)據(jù)幀 (RTR = 0)（CAN和CAN-FD幀）； 遠(yuǎn)程幀 (RTR = 1)（僅限CAN幀） |
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網(wǎng)關(guān)功能 |
CAN 2.0 CAN 2.0 CAN 2.0 CAN-FD網(wǎng)關(guān)（僅支持8字節(jié)有效載荷） CAN-FD CAN-FD |
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消息緩沖區(qū) |
最多16×2個(gè)接收消息緩沖區(qū)，在所有CAN通道之間共享； 每個(gè)通道16個(gè)發(fā)送消息緩沖區(qū)； 每個(gè)通道4個(gè)發(fā)送隊(duì)列； 支持自動(dòng)消息傳輸?shù)絺鬏旉?duì)列 |
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FIFO數(shù)量 |
8個(gè)接收FIFO緩沖區(qū) 多達(dá)3×2個(gè)FIFO可單獨(dú)配置為： ? 接收FIFO ? 發(fā)送FIFO ? CAN CAN網(wǎng)關(guān)FIFO |
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增強(qiáng)的接收過(guò)濾 |
支持11位和29位CAN標(biāo)識(shí)符； 每個(gè)條目的可編程29位CAN標(biāo)識(shí)符接收過(guò)濾器Mask； 每個(gè)通道的可編程網(wǎng)關(guān)路由能力（最多8個(gè)路由目的地）； RTR和IDE屏蔽； 數(shù)據(jù)長(zhǎng)度代碼 (DLC) 過(guò)濾器； 消息緩沖區(qū)負(fù)載過(guò)載保護(hù)； 有效負(fù)載過(guò)濾器。 |
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中斷功能 |
可配置的全局RX FIFO中斷：可單獨(dú)配置每個(gè)FIFO、在接收到特定深度或每收到一條消息觸發(fā)中斷； 通道TX中斷； 全局錯(cuò)誤：數(shù)據(jù)鏈路校驗(yàn)、郵件丟失、FD有效負(fù)載溢出； 通道錯(cuò)誤：總線(xiàn)錯(cuò)誤、警告錯(cuò)誤、被動(dòng)錯(cuò)誤、總線(xiàn)斷開(kāi)、總線(xiàn)斷開(kāi)恢復(fù)、超載、總線(xiàn)鎖、仲裁損失、傳輸中止。 |
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RAM |
RAM ECC保護(hù)（2位錯(cuò)誤檢測(cè)，1位錯(cuò)誤糾正） |
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掉電功能 |
每個(gè)CAN節(jié)點(diǎn)的模塊啟動(dòng)停止功能（通道和全局睡眠模式） |
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TrustZone Filter |
可設(shè)置一個(gè)安全屬性，兩個(gè)通道屬性相同 |
系統(tǒng)框圖如下：
? 第三種：CANFD Lite模塊
RA4E2、RA4T1、RA6T2、RA6E2和RA6T3中搭載這一IP，符合CAN-FD ISO 11898-1 (2015)。
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位速率 |
仲裁階段高達(dá)1 Mbps，數(shù)據(jù)階段高達(dá)5 Mbps |
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CAN通道數(shù) |
1通道 |
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工作時(shí)鐘 外設(shè)時(shí)鐘/APB時(shí)鐘 |
最大值≤40 MHz |
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可選ID類(lèi)型 |
11位標(biāo)準(zhǔn)ID； 11位標(biāo)準(zhǔn)ID+18位擴(kuò)展ID |
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可選幀類(lèi)型 |
數(shù)據(jù)幀 (RTR = 0)（CAN和CAN-FD 幀）； 遠(yuǎn)程幀 (RTR=1)（僅限CAN幀） |
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消息緩沖區(qū) |
最多32個(gè)接收消息緩沖區(qū)； 4個(gè)發(fā)送消息緩沖區(qū)； 1個(gè)發(fā)送隊(duì)列； 支持自動(dòng)消息傳輸?shù)絺鬏旉?duì)列。 |
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FIFO數(shù)量 |
2個(gè)接收FIFO緩沖區(qū) 1個(gè)COMMON FIFO可單獨(dú)配置為： ? 接收FIFO ? 發(fā)送FIFO |
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增強(qiáng)的接收過(guò)濾 |
支持11位和29位CAN標(biāo)識(shí)符； 每個(gè)條目的可編程29位CAN標(biāo)識(shí)符接收過(guò)濾器Mask； 每個(gè)FIFO和接收消息緩沖區(qū)的可編程路由功能（最多2個(gè)路由目的地）； RTR和IDE屏蔽； 數(shù)據(jù)長(zhǎng)度代碼 (DLC) 過(guò)濾器； 消息緩沖區(qū)負(fù)載過(guò)載保護(hù)； 在通信期間更新接收過(guò)濾器列表 (AFL) 條目。 |
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中斷功能 |
可配置的全局RX FIFO中斷：可單獨(dú)配置每個(gè)FIFO、在接收到特定深度或每收到一條消息觸發(fā)中斷； 通道TX中斷； 全局錯(cuò)誤：數(shù)據(jù)鏈路校驗(yàn)、郵件丟失、FD有效負(fù)載溢出； 通道錯(cuò)誤：總線(xiàn)錯(cuò)誤、警告錯(cuò)誤、被動(dòng)錯(cuò)誤、總線(xiàn)斷開(kāi)、總線(xiàn)斷開(kāi)恢復(fù)、超載、總線(xiàn)鎖、仲裁損失、傳輸中止 |
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RAM |
RAM ECC保護(hù)（2位錯(cuò)誤檢測(cè)，1位錯(cuò)誤糾正） |
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掉電功能 |
CAN節(jié)點(diǎn)的模塊啟動(dòng)停止功能（通道和全局睡眠模式） |
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TrustZone Filter |
可設(shè)置一種安全屬性 |
系統(tǒng)框圖如下：
目前RA MCU提供以上三種CAN&CANFD IP，請(qǐng)根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行選擇。如果需要在CAN總線(xiàn)上添加CAN節(jié)點(diǎn)，以上三種CAN&CAN IP均可；如果需要在CAN總線(xiàn)上添加CANFD節(jié)點(diǎn)，請(qǐng)選擇CANFD或者CANFD Lite；如果需要用到2個(gè)通道，請(qǐng)選擇RA6M5的CANFD。在選型或者使用過(guò)程中，若遇到問(wèn)題，請(qǐng)聯(lián)系瑞薩銷(xiāo)售或者代理。
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