NS800RT7P65D 上基于 RT-Thread 的CAN/CAN-FD 驱动测试应用

1.2 测试目标

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2 硬件环境

2.1 开发平台

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2.2 CAN 引脚接线

NS800 开发板                USB-CAN 分析仪

─────────────               ──────────────

GPIO_4  (PA4)  ──── CAN_TX ──── CAN_H

GPIO_10(PA10) ──── CAN_RX ──── CAN_L

GND ──── 开发板 GND

注意：如果 USB-CAN 分析仪是 TTL 电平接口（如 CANable、USB2CAN），可直接连 PA4/PA10；如果是标准 CAN 总线接口（DB9），需要外接 CAN 收发器（如 TJA1050/SN65HVD230）。

2.3 串口连接

NS800 开发板                USB-TTL 模块

 ─────────────               ────────────

 GPIO_12 (PA12) ──── UART_TX ──── RX

GPIO_13(PA13) ──── UART_RX ──── TX

 GND             ────        ──── GND

在 BSP 目录下执行 menuconfig，确认以下配置项已启用：

RT-Thread Kernel

 └── [*] Using RT-Thread CAN subsystem

       └── [*]   Using CAN-FD support

RT-Thread Components

 └── Device Drivers

       └── [*] Using CAN

             └── [*]   Using CAN-FD support

             └── [*]   Using CAN hardware filter

Hardware Drivers Config

 └── On-chip Peripheral

       └── [*] Enable CANFD1

#define RT_USING_CAN

#define RT_CAN_USING_CANFD

#define RT_CAN_USING_HDR

#define BSP_USING_CANFD1

3.3 测试代码集成

RT-Thread 的 CAN 驱动遵循标准设备模型，应用程序通过以下 5 个接口与 CAN 设备交互：

rt_device_t    dev = rt_device_find("canfd1");          // 1. 查找设备

rt_device_control(dev, RT_DEVICE_CTRL_CONFIG, &cfg);    // 2. 配置参数

rt_device_open(dev, RT_DEVICE_FLAG_INT_TX | ...);       // 3. 打开设备

rt_device_write(dev, 0, &tx_msg, sizeof(tx_msg));       // 4. 发送帧

rt_device_read(dev, 0, &rx_msg, sizeof(rx_msg));        // 5. 接收帧（ISR 回调触发）

4.2 核心数据结构

structrt_can_msg

{

   rt_uint32_t id;           // CAN ID (11-bit or 29-bit)

   rt_uint32_t ide;          // RT_CAN_STDID or RT_CAN_EXTID

   rt_uint32_t rtr;          // RT_CAN_DTR (data) or RTR (remote)

   rt_uint8_t  len;          // DLC code (0-8 for classic, 0-15 for FD)

   rt_uint8_t  data[64];     // Payload (8 bytes classic, up to 64 FD)

   rt_int32_t  hdr_index;    // Hardware mailbox index (-1 = don't care)

   rt_uint8_t  fd_frame;     // 1 = CAN-FD frame, 0 = classic

   rt_uint8_t  brs;          // 1 = bit-rate switching enabled

   rt_uint8_t  nonblocking;  // 1 = non-blocking send

};

4.3 测试代码架构

test_can.c 分为五个层次：

┌─────────────────────────────────────────────┐

│  MSH Commands(10 exports)                  │  ← 用户入口

│  can_test, can_test_tx, can_test_fd_rx ...  │

├─────────────────────────────────────────────┤

│  Suite Runners                              │  ← 测试编排

│  can_test_run_all, can_test_fd_run_all ...  │

├─────────────────────────────────────────────┤

│  Test Functions(23 test cases)             │  ← 测试逻辑

│  test_can_loopback_basic, test_can_fd_...   │

├─────────────────────────────────────────────┤

│  Helper Functions                           │  ← 通用操作

│  can_test_open, can_test_send_and_recv ...  │

├─────────────────────────────────────────────┤

│  RT-Thread CAN Device Framework             │  ← OS 层

│  rt_device_*() APIs                         │

└─────────────────────────────────────────────┘

5.1 核心测试辅助函数

5.2 经典 CAN 环回测试 (Test 1-13)

数据完整性测试示例

测试 5 使用函数指针表实现 10 种数据模式，避免每种模式重复写循环：

staticconstcan_data_pattern_t s_patterns[] = {

    {"All zeros",          {0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00}},

    {"All ones",           {0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF}},

    {"Walking ones",       {0x01, 0x02, 0x04, 0x08, 0x10, 0x20, 0x40, 0x80}},

    {"Walking zeros",      {0xFE, 0xFD, 0xFB, 0xF7, 0xEF, 0xDF, 0xBF, 0x7F}},

    {"Alternating 0x55AA", {0x55, 0xAA, 0x55, 0xAA, 0x55, 0xAA, 0x55, 0xAA}},

    // ... 共 10 种

};

for (i = 0; i < PATTERN_COUNT; i++) {

    can_test_prepare_msg(&tx_msg, 0x400 + i, RT_CAN_STDID, 8, s_patterns[i].data);

    can_test_send_and_recv(&tx_msg, &rx_msg, RX_WAIT_TICK);

    can_test_result(test_name, can_test_compare_msg(&tx_msg, &rx_msg, RT_FALSE) == RT_EOK);

}

稳定性测试统计输出

测试 10 运行 1000 包后会打印详细统计：

--- Stability Statistics ---

Total TX      : 1000

Success       : 1000

Failures      : 0

Timeouts      : 0

Data Mismatch : 0

Duration      : 5234 ticks (~5234 ms)

Packet loss rate: 0%

5.3 CAN-FD 环回测试 (Test 14-23)

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CAN-FD DLC 转换

CAN-FD 的 DLC 码与字节数的对应关系遵循 ISO 11898-1 标准，测试代码中实现了本地转换函数:

// DLC 码 → 实际字节数

staticrt_uint8_tcan_test_dlc_to_len(rt_uint8_t dlc)

{

    staticconstrt_uint8_t dlc2len[16] = {

        0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8,   // DLC 0-8: 直接映射

        12, 16, 20, 24, 32, 48, 64    // DLC 9-15: FD 长帧

    };

    return dlc2len[dlc & 0x0FU];

}

FD 帧元数据验证

测试 17 验证 4 种元数据组合：

// 组合 1: FD=1, BRS=1 (标准 ID)

can_test_prepare_msg_fd(&tx_msg, 0x200, RT_CAN_STDID, 8, data, 1, 1);

// 组合 2: FD=0, BRS=0 (经典帧在 FD 模式下)

can_test_prepare_msg_fd(&tx_msg, 0x201, RT_CAN_STDID, 8, data, 0, 0);

// 组合 3: FD=1, BRS=1 + 扩展 ID + 64 字节

can_test_prepare_msg_fd(&tx_msg, 0x1ABCDEF, RT_CAN_EXTID, 15, data_64, 1, 1);

// 组合 4: FD=1, BRS=0

can_test_prepare_msg_fd(&tx_msg, 0x202, RT_CAN_STDID, 8, data, 1, 0);

ID 大于 0x7FF 时自动识别为扩展帧 (29-bit)。

# 发送 10 帧标准帧，ID=0x123, 500Kbps, 8 字节

msh /> can_test_tx 100x1235000008

# 发送 5 帧扩展帧，ID=0x1ABCDEF, 1Mbps, 8 字节

msh /> can_test_tx 50x1ABCDEF10000008

=== CAN TX Test ===

Count: 10, ID: 0x123, Baud: 500000, DLC: 8

... sending ...

--- TX Complete: 10/10 sent in 55 ms ---

6.1.2 can_test_rx — 接收帧

msh /> can_test_rx <expected_count> [timeout_sec] [baud]

行为特性：

• 打开后先显示倒计时，每秒刷新一次
• 收到第一帧时停止倒计时，打印该帧详情
• 后续帧静默收集（不逐帧打印，避免串口 IO 影响实时性）
• 收满或超时后打印统计摘要

使用示例：

# 等待接收 20 帧，超时 30 秒，波特率 500K

msh /> can_test_rx 2030500000

6.1.3 can_test_monitor — 总线监听

以 LISTEN 模式（只收不发）静默统计总线上的所有帧，每 5 秒输出一次状态行。

输出示例：

=== CAN Bus Monitor ===

Device: canfd1, Baud: 500000, Duration: 30 seconds

Listening...

..........

[5s/30] 47 frames, 25s left

..........

[10s/30] 95 frames, 20s left

...

========================================

Bus Monitor Complete

Duration     : 30 seconds

Total frames : 280

Frame rate   : 9 fps

========================================

# 发送 10 帧 FD，ID=0x123，仲裁 500K，数据段 2M，64 字节

msh /> can_test_fd_tx 100x123500000200000015

# 发送 5 帧 FD，ID=0x100，仲裁和数据段均为 1M，DLC=8（8 字节），ASCII 文本

msh /> can_test_fd_tx 50x100100000008 text

=== CAN-FD TX Test ===

Count: 10, ID: 0x123, Baud: 500000/2000000, DLC: 15 (64 bytes)

FD=1 BRS=1, BINARY mode

... sending ...

--- FD TX Complete: 10/10 sent in 55 ms ---

6.2.2 can_test_fd_rx — 接收 CAN-FD 帧

msh /> can_test_fd_rx <expected_count> [timeout_sec] [baud] [baud_fd]

msh /> can_test_fd_monitor [duration_sec] [baud] [baud_fd]

[5s/30] 22 frames (FD:18 BRS:18), 25s left

[10s/30] 45 frames (FD:36 BRS:36), 20s left

...

FD frames    : 72 (80.0%)

Non-FD frames: 18

BRS frames   : 72

经典 CAN 收发对测：

[PC 端 USB-CAN 分析仪]            [NS800 开发板]

   发送 20 帧                     can_test_rx 20 30 500000

   等待接收                       can_test_tx 10 0x123 500000 8   

   验证收到的帧                   验证收到的帧

CAN-FD 收发对测：

[PC 端 USB-CAN 分析仪]            [NS800 开发板]

   发送 10 帧 FD (2Mbps 数据段)    can_test_fd_rx 10 30 500000 2000000

   等待接收                       can_test_fd_tx 5 0x123 500000 2000000 15

   验证 FD 标志位                 验证 fd_frame=1, brs=1

运行 can_test 后的典型输出（截取关键部分）：

**********************************************

*  NS800RT7P65 CAN Driver Test Suite         *

*  Device: canfd1                            *

**********************************************

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  1. Open/Close Basic Test

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  [PASS] Device find

  [PASS] Device open

  [PASS] Device close

  [PASS] Device re-open

========================================

  3. Baud Rate Scan Test

========================================

  [PASS] Baud rate 1M

  [PASS] Baud rate 800K

  [PASS] Baud rate 500K

  [PASS] Baud rate 250K

  [PASS] Baud rate 125K

  [PASS] Baud rate 100K

  [PASS] Baud rate 50K

  [PASS] Baud rate 20K

  [PASS] Baud rate 10K

========================================

  10. Long Duration Stability Test (1000 packets)

========================================

  Sending 1000 packets...

  Progress: 100/1000 (failures: 0)

  Progress: 200/1000 (failures: 0)

  ...

  Progress: 1000/1000 (failures: 0)

  [PASS] Stability: 1000 packets

  --- Stability Statistics ---

  Total TX      : 1000

  Success       : 1000

  Failures      : 0

  Timeouts      : 0

  Data Mismatch : 0

  Duration      : 5234 ticks (~5234 ms)

  Packet loss rate: 0%

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  CAN Test Summary

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  Total : 31

  Pass  : 31

  Fail  : 0

  Skip  : 0

========================================

  Result: ALL TESTS PASSED

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7.2 真实设备测试 — 经典 CAN 验证结果

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7.3 真实设备测试 — CAN-FD 验证结果

关于 FD 接收的波特率配置：CAN 位同步是边沿驱动的，接收方跟随发送方的信号沿采样。baud_fd 配置主要决定本机 TX 的数据段速率，对 RX 影响有限——即使本地配置 500K，只要收发器硬件支持 2M，也能正确接收 PC 发来的 2M FD 数据段。

如果两个 MB 都被占用或配置错误，某些帧类型将无法接收。

Q4: 发送时 TX ID 始终是 0x78？

这是原始驱动中的一个已知缺陷：FLEXCANDRV_SetTxMsg() 只拷贝数据到 mailbox 的数据区，不更新 ID 字和 CS 字。修复方式是在每次发送前显式调用：

FLEXCANDRV_SetMsgId(msgBufPtr, msg_id, is_ext_id);

FLEXCANDRV_SetMsgDLC(msgBufPtr, dlc);

FLEXCANDRV_SetFDEnable(msgBufPtr, isFd);

8.2 驱动已知限制

8.3 测试命令速查表

本文档描述的测试方案覆盖了 NS800RT7P65 CAN/CAN-FD 驱动的全部功能路径：

• 23 个环回测试 验证了设备开/关、多波特率、DLC 变化、数据完整性、模式切换、过滤器、扩展 ID、稳定性、压力、非阻塞发送等核心功能
• 6 个 MSH 交互命令 提供了真实总线环境下的收发和监听能力
• 所有经典 CAN 和 CAN-FD 的 标准帧/扩展帧 TX/RX 在真实设备对测中均已验证通过

开发者可通过 can_test_quick 快速确认驱动基本功能，通过 can_test / can_test_fd 进行完整回归测试，通过 can_test_tx / can_test_rx 系列命令与外部 CAN 设备进行互操作调试。

来源：RT-Thread操作系统

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