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)核的先進微控制器系列，專為滿足廣泛的嵌入式應(yīng)用需求而設(shè)計。
RA MCU系列提供了廣泛的產(chǎn)品線和內(nèi)核選項，以滿足不同級別、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、工業(yè)控制和物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域的串行通信協(xié)議。其特點是具有高可靠性、抗干擾能力強和可擴展性好。CAN通信使用兩根差分信號線（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，具備多個接收和發(fā)送FIFO緩沖區(qū)，用于存儲收發(fā)的CAN幀。它還提供了靈活的過濾和接收模式選擇功能，能夠滿足不同應(yīng)用的數(shù)據(jù)傳輸要求。
而CANFD是對傳統(tǒng)CAN協(xié)議的擴展，能夠以更高的速率傳輸數(shù)據(jù)和更大的數(shù)據(jù)負載。CANFD模塊可以在CAN和CANFD之間進行切換，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、高負載的應(yīng)用場景下提供可靠的數(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、更大負載的數(shù)據(jù)傳輸。同時，CANFD模塊還提供了更豐富的過濾和接收模式配置選項，以滿足不同應(yīng)用的需求。
RA MCU中的CAN和CANFD模塊通過提供靈活而高性能的數(shù)據(jù)通信功能，使開發(fā)者能夠輕松構(gòu)建復(fù)雜的通信系統(tǒng)。無論是用于車載電子、工業(yè)自動化還是物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，CAN和CANFD模塊都是實現(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1 Mbps (fCAN≥8 MHz)； fCAN：CAN時鐘源 |
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Mailbox |
32個Mailbox，2種模式 ? 普通mailbox模式：32個mailbox，可獨立配置用于發(fā)送或接收 ? FIFOmailbox模式：24個mailbox，可獨立配置用于發(fā)送或接收，其余Mailbox接收和發(fā)送4級FIFO |
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接收過濾器 |
8個獨立接收Mask（每4個Mailbox有1個）； 每個Mailbox可以獨立啟用或禁用Mask。 |
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發(fā)送 |
支持數(shù)據(jù)幀和遠程幀發(fā)送； 傳輸ID格式可選擇僅標(biāo)準(zhǔn)ID、僅擴展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號碼選擇優(yōu)先模式； 支持發(fā)送請求中止，并在狀態(tài)標(biāo)志中確認中止完成； 每個Mailbox可獨立啟用或禁用傳輸完成中斷； |
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接收 |
支持數(shù)據(jù)幀和遠程幀接收； 接收ID格式可選擇僅標(biāo)準(zhǔn)ID、僅擴展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Mailbox可獨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和錯誤中斷 |
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CAN時鐘源 |
PCLKB或CANMCLK |
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時間戳 |
使用16位計數(shù)器的時間戳功能； 參考時鐘可選擇1位、2位、4位和8位時間周期。 |
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錯誤狀態(tài)監(jiān)測 |
CAN總線錯誤監(jiān)測，包括填充錯誤、格式錯誤、ACK錯誤、15位CRC錯誤、位錯誤和ACK分隔符錯誤； 檢測到錯誤狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，包括錯誤警告、錯誤被動、總線關(guān)閉進入和總線關(guān)閉恢復(fù)； 支持讀取錯誤計數(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1 Mbps，數(shù)據(jù)階段高達8 Mbps，每個CAN通道單獨傳輸； |
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CAN通道數(shù) |
2通道 |
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工作時鐘 外設(shè)時鐘/APB時鐘 |
50MHz（PCLKB）； RAM時鐘：100 MHz (PCLKA) |
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數(shù)據(jù)鏈路層 (DLL) 時鐘 |
最大值≤40 MHz |
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可選ID類型 |
型11位標(biāo)準(zhǔn)ID； 11位標(biāo)準(zhǔn)ID+18位擴展ID |
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可選幀類型 |
數(shù)據(jù)幀 (RTR = 0)（CAN和CAN-FD幀）； 遠程幀 (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個接收消息緩沖區(qū)，在所有CAN通道之間共享； 每個通道16個發(fā)送消息緩沖區(qū)； 每個通道4個發(fā)送隊列； 支持自動消息傳輸?shù)絺鬏旉犃?/p> |
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FIFO數(shù)量 |
8個接收FIFO緩沖區(qū) 多達3×2個FIFO可單獨配置為： ? 接收FIFO ? 發(fā)送FIFO ? CAN CAN網(wǎng)關(guān)FIFO |
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增強的接收過濾 |
支持11位和29位CAN標(biāo)識符； 每個條目的可編程29位CAN標(biāo)識符接收過濾器Mask； 每個通道的可編程網(wǎng)關(guān)路由能力（最多8個路由目的地）； RTR和IDE屏蔽； 數(shù)據(jù)長度代碼 (DLC) 過濾器； 消息緩沖區(qū)負載過載保護； 有效負載過濾器。 |
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中斷功能 |
可配置的全局RX FIFO中斷：可單獨配置每個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； 全局錯誤：數(shù)據(jù)鏈路校驗、郵件丟失、FD有效負載溢出； 通道錯誤：總線錯誤、警告錯誤、被動錯誤、總線斷開、總線斷開恢復(fù)、超載、總線鎖、仲裁損失、傳輸中止。 |
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RAM |
RAM ECC保護（2位錯誤檢測，1位錯誤糾正） |
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掉電功能 |
每個CAN節(jié)點的模塊啟動停止功能（通道和全局睡眠模式） |
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TrustZone Filter |
可設(shè)置一個安全屬性，兩個通道屬性相同 |
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1 Mbps，數(shù)據(jù)階段高達5 Mbps |
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CAN通道數(shù) |
1通道 |
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工作時鐘 外設(shè)時鐘/APB時鐘 |
最大值≤40 MHz |
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可選ID類型 |
11位標(biāo)準(zhǔn)ID； 11位標(biāo)準(zhǔn)ID+18位擴展ID |
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可選幀類型 |
數(shù)據(jù)幀 (RTR = 0)（CAN和CAN-FD 幀）； 遠程幀 (RTR=1)（僅限CAN幀） |
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消息緩沖區(qū) |
最多32個接收消息緩沖區(qū)； 4個發(fā)送消息緩沖區(qū)； 1個發(fā)送隊列； 支持自動消息傳輸?shù)絺鬏旉犃小?/p> |
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FIFO數(shù)量 |
2個接收FIFO緩沖區(qū) 1個COMMON FIFO可單獨配置為： ? 接收FIFO ? 發(fā)送FIFO |
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增強的接收過濾 |
支持11位和29位CAN標(biāo)識符； 每個條目的可編程29位CAN標(biāo)識符接收過濾器Mask； 每個FIFO和接收消息緩沖區(qū)的可編程路由功能（最多2個路由目的地）； RTR和IDE屏蔽； 數(shù)據(jù)長度代碼 (DLC) 過濾器； 消息緩沖區(qū)負載過載保護； 在通信期間更新接收過濾器列表 (AFL) 條目。 |
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中斷功能 |
可配置的全局RX FIFO中斷：可單獨配置每個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； 全局錯誤：數(shù)據(jù)鏈路校驗、郵件丟失、FD有效負載溢出； 通道錯誤：總線錯誤、警告錯誤、被動錯誤、總線斷開、總線斷開恢復(fù)、超載、總線鎖、仲裁損失、傳輸中止 |
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RAM |
RAM ECC保護（2位錯誤檢測，1位錯誤糾正） |
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掉電功能 |
CAN節(jié)點的模塊啟動停止功能（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，請根據(jù)實際需求進行選擇。如果需要在CAN總線上添加CAN節(jié)點，以上三種CAN&CAN IP均可；如果需要在CAN總線上添加CANFD節(jié)點，請選擇CANFD或者CANFD Lite；如果需要用到2個通道，請選擇RA6M5的CANFD。在選型或者使用過程中，若遇到問題，請聯(lián)系瑞薩銷售或者代理。
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