CAN-UART 桥接器连接 CAN 和 UART 接口。本文中的示例可依靠 Launchpad 上的 XDS110 来使用 PC 观察 UART 数据。用户还可以通过 CAN-UART 桥接器从 PC 向 CAN 总线发送消息。对于 CAN 总线数据，用户可以使用 CAN 分析器或两个 LaunchPAD 形成环路，如随附演示的基本结构所示。

本文中的示例同时支持透明传输和协议传输。图 1-1 所示为用于透明传输的 PC 终端程序。图 1-2 所示为用于协议传输的 PC 终端程序。

对于协议传输，此示例指定了 UART 消息格式。用户还可以根据应用程序需要修改格式。接收来自 UART 的消息时，消息格式为 < 55 AA ID1 ID2 ID3 ID4 Length Data1 Data2 ...>。用户可以通过输入相同格式的数据，将数据从终端发送到 CAN 总线。55 AA 是标头。ID 区域为四字节。长度区域为一字节，表示数据长度。

对于透明传输，UART 使用可配置的超时来检测一条消息。来自 UART 的数据被填充到 CAN 的数据区域（反向相同）。CAN ID 是默认值。

可以在 图 2-3 中看到具有协议传输功能的 CAN-UART 桥接器的结构。CAN-UART 桥接器可以分为四个独立的任务：从 UART 接收、从 CAN 接收、通过 CAN 传输、通过 UART 传输。两个 FIFO 实现双向消息传输和消息缓存。

图 2-4 展示了具有透明传输功能的 CAN-UART 桥接器的结构。添加了计时器中断，用于在一个数据包结束时检测超时。

UART 和 CAN 接收均设置为中断触发，以便能及时接收消息。进入中断时，首先通过 getXXXRxMsg() 提取消息。

对于 CAN，CAN 帧是固定格式。MSPM0 支持传统 CAN 或 CANFD。CANFD 的帧如 图 2-2 所示。本文中的示例可以在数据区域中为协议传输定义零、一和四个字节的附加 ID。

对于 UART 协议传输，根据串行帧信息来识别消息。UART 消息格式在 UART 数据包格式中列出。

报头是一个固定的十六进制数字，组合为 0x55 0xAA，表示组的开头。ID 区域默认占用四个字节以匹配 CAN ID，可配置为一个字节，或者 ID 区域不存在。数据长度区域占用一个字节。数据长度区域之后是特定长度的数据。此格式作为示例提供。用户可以根据应用的要求修改格式。

对于 UART 透明传输，发生超时时会识别消息。所有字节都被视为纯数据。默认值是数据包信息的装载。（例如 ID）。

收到消息后，processXXXRxMsg() 转换消息的格式，并将消息作为新元素存储在 FIFO 中。FIFO 元素的格式如 图 2-5 所示。在 FIFO 元素的格式中，FIFO 元素中有四个类别：来源 ID、目标 ID、数据长度 和数据。用户还可以根据应用的要求更改消息项目。此外，该方案还会检查 FIFO 是否已满以进行过载控制。用户可以根据应用要求添加过载控制操作。

CAN 和 UART 传输均在主函数中执行。当检测到 FIFO 非空时，将提取 FIFO 元素。消息将被格式化并发送。对于 CAN，CAN 帧是固定格式。对于 UART，消息以 CAN 数据包格式中所述的格式发送。在本文的设计中，使用 UART TX 中断将数据填充到 UART TX 缓冲区中。

FIFO 结构如 图 2-5 所示。每个 FIFO 使用三个全局变量来指示 FIFO 状态。gUart2Can_FIFO, gUart2Can_FIFO.fifo_in 指示写入位置，gUart2Can_FIFO.fifo_out 指示读取位置，gUart2Can_FIFO.fifo_Count 指示 gUart2Can_FIFO 中的元素数量。

如果 gUart2Can_FIFO 为空，gUart2Can_FIFO.fifo_in 等于 gUart2Can_FIFO.fifo_out，并且 gUart2Can_FIFO.fifo_count 为零。

执行 processUartRxMsg() 时，来自 UART 的新消息将存储到 gUart2Can_FIFO 中。因此，gUart2Can_FIFO.fifo_in 会移动到下一个位置，并且 gUart2Can_FIFO.fifo_count 会递增 1。

将消息从 gUart2Can_FIFO 传输到 CAN 时，gUart2Can_FIFO.fifo_out 会移动到下一个位置，而 gUart2Can_FIFO.fifo_count 会减去 1。gCan2Uart_FIFO 与 gUart2Can_FIFO 类似。

图 2-3 展示了功能设计。表 3-2 列出了函数。

所有可配置参数都在 user_define.h 中定义，这些参数在可配置参数中列出。

对于 UART，此示例同时支持透明传输和协议传输。可以通过定义 UART_TRANSPARENT 或 UART_PROTOCOL 来切换这些函数。

在透明传输中，用户可以配置超时来检测一条 UART 消息接收是否完成。

在协议传输中，用户可以为不同格式配置 ID 长度。请注意，有一个固定的 2 字节报头 (0×55 0×AA) 和 1 字节数据长度。若要更详细地修改格式，用户可能需要直接修改代码。

#define UART_TRANSPARENT
#ifdef UART_TRANSPARENT
/* The format of Uart:
     * Transparent transmission - Data1 Data2 ...*/
#define UART_TIMEOUT  (0x4000)      //timeout 250ms
#else
#define UART_PROTOCOL
/* The format of Uart:
     * if UART_ID_LENGTH = 4, format is 55 AA ID1 ID2 ID3 ID4 Length Data1 Data2 ...
     * if UART_ID_LENGTH = 1, format is 55 AA ID Length Data1 Data2 ...
     * if UART_ID_LENGTH = 0, format is 55 AA Length Data1 Data2 ...*/
//#define UART_ID_LENGTH  (0)
//#define UART_ID_LENGTH  (1)
#define UART_ID_LENGTH  (4)
#endif

对于 CAN，ID 和数据长度包含在 CAN 帧中。用户可以通过更改 CAN_ID_LENGTH 在数据区域中添加另一个 ID。（默认值为 0）。

/* The format of CAN:
     * if CAN_ID_LENGTH = 4, format is ID1 ID2 ID3 ID4 Data1 Data2 ...
     * if CAN_ID_LENGTH = 1, format is ID Data1 Data2 ...
     * if CAN_ID_LENGTH = 0, format is Data1 Data2 ...*/
#define CAN_ID_LENGTH  (0)
//#define CAN_ID_LENGTH  (1)
//#define CAN_ID_LENGTH  (4)

Custom_Element 结构在 user_define.h 中定义。Custom_Element 也显示在 图 2-5 中。

来源标识符指示消息的来源。以下是示例(CAN_ID_LENGTH =0,UART_ID_LENGTH =4)。

• 示例 1 - CAN 接口接收和传输
  • 当 CAN-UART 桥接器接收到 CAN 消息时，CAN 帧的 ID 是来源标识符，其指示消息的来源。
  • 当 CAN-UART 桥接器传输 CAN 消息时，将忽略来源标识符（CAN_ID_LENGTH 默认设置为 0）。
• 示例 2 - UART 接口接收和传输（UART 协议传输）
  • 当 CAN-UART 桥接器接收到 UART 消息（UART 协议传输）时，由于 UART 没有 ID，DEFAULT_UART_ORIGIN_ID 是来源标识符。
  • 当 CAN-UART 桥接器传输 UART 消息（UART 协议传输）时，UART 数据中的来源标识符 将是 4 字节 ID（UART_ID_LENGTH 默认设置为 4），其指示消息来源。
• 示例 3 - UART 接口接收和传输（UART 透明传输）
  • 当 CAN-UART 桥接器接收到 UART 消息（UART 透明传输）时，由于 UART 没有 ID，DEFAULT_UART_ORIGIN_ID 是来源标识符。
  • 当 CAN-UART 桥接器传输 UART 消息（UART 透明传输）时，将忽略来源标识符（透明传输没有 ID 区域）。

目标标识符 指示消息的目标。以下是示例(CAN_ID_LENGTH =0,UART_ID_LENGTH =4)。

• 示例 1 - CAN 接口接收和传输
  • 当 CAN-UART 桥接器接收 CAN 消息时，由于 CAN_ID_LENGTH 默认设置为 0，DEFAULT_CAN_DESTINATION_ID 是目标标识符。UART 传输不需要 ID。
  • 当 CAN-UART 桥接器传输 CAN 消息时，目标标识符 将是 CAN 帧中的 CAN ID。在此示例中，11 位和 29 位均受支持。
• 示例 2 - UART 接口接收和传输（UART 协议传输）
  • 当 CAN-UART 桥接器接收到 UART 消息（UART 协议传输）时，来自 UART 数据的 4 字节 ID 是目标标识符（UART_ID_LENGTH 默认设置为 4）。CAN 传输需要 ID 信息。
  • 当 CAN-UART 桥接器传输 UART 消息（UART 协议传输）时，由于 UART 传输不需要 ID，将忽略目标标识符。
• 示例 3 - UART 接口接收和传输（UART 透明传输）
  • 当 CAN-UART 桥接器接收 UART 消息（UART 透明传输）时，DEFAULT_UART_DESTINATION_ID 是目标标识符。（透明传输没有 ID 区域）。CAN 传输需要 ID 信息。
  • 当 CAN-UART 桥接器传输 UART 消息（UART 透明传输）时，由于 UART 传输不需要 ID，将忽略目标标识符。

/*user-defined information storage structure */
typedef struct {
    /*! Origin Identifier, indicating the origin of the message */
    uint32_t origin_id;
    /*! Destination Identifier, indicating the destination of the message */
    uint32_t destination_id;
    /*! Data Length Code */
    uint8_t dlc;
    /*! Data bytes */
    uint8_t data[TRANSMIT_DATA_LENGTH];
} Custom_Element;

Custom_FIFO 结构在 user_define.h 中定义。这也显示在 图 2-5 中。

typedef struct {
    uint16_t fifo_in;
    uint16_t fifo_out;
    uint16_t fifo_count;
    Custom_Element *fifo_pointer;
} Custom_FIFO;

gCan2Uart_FIFO 和 gUart2Can_FIFO 在 main.c 中定义请注意 SRAM 的使用情况，该使用情况与 C2U_FIFO_SIZE、U2C_FIFO_SIZE 和 Custom_Element 的大小相关。

/* Variables for C2U_FIFO
 * C2U_FIFO is used to temporarily store message from CAN to UART */
Custom_Element gC2U_FIFO[C2U_FIFO_SIZE];
Custom_FIFO gCan2Uart_FIFO = {0, 0, 0, gC2U_FIFO};

/* Variables for U2C_FIFO
 * U2C_FIFO is used to temporarily store message from UART to CAN */
Custom_Element gU2C_FIFO[U2C_FIFO_SIZE];
Custom_FIFO gUart2Can_FIFO = {0, 0, 0, gU2C_FIFO};

对于 UART 接收，在 bridge_uart.c 中定义了三个全局变量。

uint8_t gUartReceiveGroup[UART_RX_SIZE];
Custom_Element gUART_RX_Element;
uint16_t gGetUartRxMsg_Count;

下面介绍 UART 接收的过程

1. 调用 getUartRxMsg_transparent() 以将消息存储到 gUartReceiveGroup 中。当发生超时或组已满时（数据高达 TRANSMIT_DATA_LENGTH 字节），完成消息接收
2. 调用 processUartRxMsg_transparent() 以从 gUartReceiveGroup 中提取数据，并将数据存储到 gUART_RX_Element 中。
3. 将 gUART_RX_Element 放入 gUart2Can_FIFO。

对于 UART 传输，在 bridge_uart.c 中定义了两个全局变量。

uint8_t gUartTransmitGroup[UART_TX_SIZE];
Custom_Element gUART_TX_Element;

下面介绍 UART 传输的过程。

1. 从 gCan2Uart_FIFO 接收 gUART_TX_Element。
2. 调用 processUartTxMsg_transparent() 以从 gUART_TX_Element 获取数据，并将其存储到 gUartTransmitGroup 中。
3. 调用 sendUartTxMsg() 以通过 UART 传输 gUartTransmitGroup。

对于 UART 接收，在 bridge_uart.c 中定义了两个全局变量。

uint8_t gUartReceiveGroup[UART_RX_SIZE];
Custom_Element gUART_RX_Element;

下面介绍 UART 接收的过程。

1. 调用 getUartRxMsg() 以检测报头，将完整的消息存储到 gUartReceiveGroup 中。
2. 调用 processUartRxMsg() 以从 gUartReceiveGroup 中提取信息并将信息存储在 gUART_RX_Element 中。
3. 将 gUART_RX_Element 放入 gUart2Can_FIFO。

对于 UART 传输，在 bridge_uart.c 中定义了两个全局变量。

uint8_t gUartTransmitGroup[UART_TX_SIZE];
Custom_Element gUART_TX_Element;

下面介绍 UART 传输的过程。

1. 从 gCan2Uart_FIFO 获取 gUART_TX_Element。
2. 调用 processUartTxMsg() 以从 gUART_TX_Element 获取信息，并将信息存储到 gUartTransmitGroup 中。
3. 调用 sendUartTxMsg() 以通过 UART 传输 gUartTransmitGroup。

对于 CAN 接收，在 bridge_can.c 中定义了两个全局变量。

DL_MCAN_RxBufElement rxMsg;
Custom_Element gCAN_RX_Element;

下面介绍 CAN 接收 的过程。

1. 调用 getCANRxMsg() 以获取从 CAN 消息 RAM 到 rxMsg 的完整消息。
2. 调用 processCANRxMsg() 从 rxMsg 中提取信息并将其存储到 gCAN_RX_Element 中。
3. 将 gCAN_RX_Element 放入 gCan2Uart_FIFO 中。

对于 CAN 传输，在 bridge_can.c 中定义了两个全局变量。

DL_MCAN_TxBufElement txMsg0;
Custom_Element gCAN_TX_Element;

下面介绍 CAN 传输的过程。

1. 从 gUart2Can_FIFO 获取 gCAN_TX_Element。
2. 调用 processCANTxMsg() 以从 gCAN_TX_Element 中提取信息并将其存储到 txMsg0 中。
3. 调用 sendCANTxMsg () 以通过 CAN 传输 txMsg0。

表 3-2 中的函数被分类到不同的文件中。UART 接收和传输函数包含在 bridge_uart.c 和 bridge_uart.h 中。CAN 接收和传输函数包含在 bridge_can.c 和 bridge_can.h 中。FIFO 元素结构在 user_define.h 中定义。

用户可以通过文件轻松分离函数。例如，如果只需要 UART 函数，用户可以保留 bridge_uart.c 和 bridge_uart.h 以调用相应函数。

对于外设的基本配置，该项目集成了 SysConfig 配置文件。用户可以使用 SysConfig 轻松修改外设的基本配置。

需要此功能的应用程序必须包含 CAN 模块 API 和 UART 模块 API。所有 API 文件都包含在下载的 SDK 中。

表 3-3 列出了 CAN-UART 桥接器设计在闪存大小和 RAM 大小方面的占用空间。图 3-1 和 表 3-3 的制作是使用 Code Composer Studio（版本：12.7.1.00001）且优化级别为 2 的条件下确定的。

用户可以调整 FIFO 的大小。FIFO 越大，意味着缓存容量越大，但占用的 RAM 空间也越大。有关详细信息，请参阅 节 5 中的相关内容。此外，此代码中数据字段的大小默认设置为最大 64 字节。用户可以根据实际数据长度配置数据字段大小。使用 12 字节的数据字段能够显著减少 RAM 的使用，如 表 3-3 中所列

通过 LaunchPad 上的 XDS110，用户可以使用 PC 在 UART 端发送和接收消息。作为演示，可以将两个 LaunchPad 用作两个 CAN-UART 桥接器以形成一个环路。当 PC 通过其中一个 LaunchPad 发送 UART 消息时，PC 将从另一个 LaunchPad™ 接收 UART 消息。图 4-1 展示了基本结构。请注意，构建 CAN 总线需要 CAN 收发器。

随附的演示使用两个 LaunchPad：一个 TCAN1046EVM 和一个 PC。TCAN1046EVM 是一款高速双通道 CAN 收发器评估模块。图 4-2 显示了演示的连接。对于 LaunchPad，PA12 用于 CAN 发送，PA13 用于 CAN 接收。PA12 和 PA13 应连接到 TCAN1046EVM 的 TX 引脚和 RX 引脚。PA20 用于 UART 发送，PA21 用于 UART 接收。请注意，LaunchPad 的 eZ-FET 上的反向通道 UART 接口可用于与 PC 的 UART 通信。

对于 TCAN1046EVM，VCC 必须连接到 5V，VIO 必须连接到 3.3V，因为 TCAN1046 支持电平移位。要构建 CAN 总线，CANH1 和 CANL1 必须连接到 CANH2 和 CANL2。此外，CAN 总线上的终端（CANH 和 CANL）必须配置 J2（或 J3）和 J6（或 J8）跳线。每个跳线都将 120Ω 终端添加到各自的总线。有关更多信息，请参阅相关文档。

有各种可配置参数，如 节 3.2 中所示。用户可以通过修改 user_define.h 中定义的所有参数来配置 CAN 和 UART 数据包帧、FIFO 的大小或数据区域的最大大小。

用户可以在 user_define.h 中修改 Custom_Element 的定义。可根据应用程序和存储要求增加或减少条目。

/*user-defined information storage structure */
typedef struct {
    /*! Origin Identifier, indicating the origin of the message */
    uint32_t origin_id;
    /*! Destination Identifier, indicating the destination of the message */
    uint32_t destination_id;
    /*! Data Length Code */
    uint8_t dlc;
    /*! Data bytes */
    uint8_t data[TRANSMIT_DATA_LENGTH];
} Custom_Element;

两个通信接口的接收和传输单独运行。消息通过 FIFO 传输。用户可以更改结构（例如使消息遵循特定的格式，甚至是特定的通信协议）。此外，用户可以根据 图 2-3 将结构拆分为单向传输。

MSPM0 的 CAN 模块符合 CAN 协议 2.0 A、B 和 ISO 11898-1:2015 标准。用户可以配置 CAN 模块的各种功能。通过使用 SysConfig，用户可以更改 CAN 的基本配置。（例如，数据传输速率）。

代码提供了 CAN ID 的可选配置。示例代码默认为 11 位 ID（标准 ID）。可以通过修改 user_define.h 来更改配置。

• 添加 #define CAN_ID_EXTEND 以启用 29 位 ID（扩展 ID）。

此外，该示例代码支持在单个帧中携带 64 字节的数据。用户可以根据需要配置适当的数据大小，从而进一步减少 FIFO 占用的 RAM 空间。