Pico PIO状态机实现外设：CAN - 示例1

Pico拥有一组PIO协处理器。它们是实时控制器，能够以确定的时序执行逻辑。非常适合运行严格定时的序列和状态机，以及实现额外的外设（如这里的CAN）。序列和状态机，以及实现额外的外设（如这里的CAN）。

PIO引擎不易编程，也不易学习。但有一些很好的示例可供参考。我正在复习Kevin O'Connor精彩的can2040库。

https://github.com/KevinOConnor/can2040

在这篇文章中：我将创建一个测试平台，并证明我可以接收CAN通信。

这篇博客的目的不是编写PIO（可编程输入输出）开发者教程。我试图回溯开发者如何使用PIO指令实现一个标准协议。我使用的工具包括C语言、CMake、VSCode和Pico C SDK。预期的技能水平是：你能够构建和运行官方的pico-examples。

在通常情况下（这里跳过OSI模型），CAN（控制器局域网）有两层：

• 逻辑层：TTL、5V、3.3V等数字信号，由一些智能元件实现，如外设、控制器位操作，本例中为PIO状态机。
• 总线层：物理层，通常通过驱动器/收发器IC实现。我将在这里使用一个物理驱动器IC，这是我自己设计的一个小东西，我经常使用。你也可以仅使用普通电阻和二极管制作一个简易的CAN驱动器。

作为通信对等体，我使用另外两个具备CAN能力的设备：一个带有CAN外设的衍生设备和一个Microchip CAN总线分析仪。一个带有CAN屏蔽板的Arduino（MKR）同样适用。

这篇文章不深入代码。它只是一个测试平台，让我看看是否能建立一个CAN通信。

获取can2040库

从Kevin的Kevin's github克隆或下载源代码。

https://github.com/KevinOConnor/can2040

设置一个环境变量指向这个位置。这将确保我们可以创建一个不依赖于你存放第三方代码位置的make脚本。我使用的是VSCode，并将在那里定义环境变量。你也可以在你的操作系统设置、shell脚本等中设置。

项目文件夹

我创建了一个包含CMake文件和src文件夹的目录，src文件夹包含一个非常简单的测试文件（从这里获取的，但我在项目中引用了can2040源代码而不是导入它们）。

来源：src/main.c

// source: https://gitea.predevolution-technologies.de/anme/CAN2040_Test

#include 
#include 
#include "pico/stdlib.h"
#include "pico/binary_info.h"
#include "hardware/irq.h"
#include "can2040.h"
#include "RP2040.h"

static struct can2040 cbus;

static void can2040_cb(struct can2040 *cd, uint32_t notify, struct can2040_msg *msg)
{
    // Add message processing code here...
}

static void PIOx_IRQHandler(void)
{
    can2040_pio_irq_handler(&cbus);
}

void canbus_setup(void)
{
    uint32_t pio_num = 0;
    uint32_t sys_clock = 125000000, bitrate = 125000;
    uint32_t gpio_rx = 14, gpio_tx = 15;

    // Setup canbus
    can2040_setup(&cbus, pio_num);
    can2040_callback_config(&cbus, can2040_cb);

    // Enable irqs
    irq_set_exclusive_handler(PIO0_IRQ_0_IRQn, PIOx_IRQHandler);
    NVIC_SetPriority(PIO0_IRQ_0_IRQn, 1);
    NVIC_EnableIRQ(PIO0_IRQ_0_IRQn);

    // Start canbus
    can2040_start(&cbus, sys_clock, bitrate, gpio_rx, gpio_tx);
}

int main(void){

    const uint LED_PIN = PICO_DEFAULT_LED_PIN;
    gpio_init(LED_PIN);
    gpio_set_dir(LED_PIN, GPIO_OUT);
    int32_t ledState = 0;
    stdio_init_all();
    
    canbus_setup();

    while(1){
        printf("bla\n");
        gpio_put(LED_PIN, ledState);
        if (ledState == 0){
                ledState = 1;
            }
        else{
            ledState = 0;
        }
        sleep_ms(1000);
    }
}

./CMakeList.txt

cmake_minimum_required(VERSION 3.13)

# Pull in SDK (must be before project)
include(pico_sdk_import.cmake)

project(can2040_project0 C CXX ASM)
set(CMAKE_C_STANDARD 11)
set(CMAKE_CXX_STANDARD 17)

#I've set this to allow breakpoints on any source line
set(PICO_DEOPTIMIZED_DEBUG=1)

pico_sdk_init()


add_executable(can2040_project0
        source/main.c
        $ENV{CAN2040_LIB_PATH}/src/can2040.c
        )

target_include_directories(can2040_project0 PRIVATE
        ${CMAKE_CURRENT_LIST_DIR}/source
        $ENV{CAN2040_LIB_PATH}/src
        )


target_link_libraries(can2040_project0 pico_stdlib cmsis_core)

pico_add_extra_outputs(can2040_project0)

侧边栏：Pico PIO和其他预测性、时间关键型协处理器

Pico PIO状态机是小型协控制器，它们以可预测的速度执行每条指令。这类控制器从不会被中断，不会监听中断（但可以触发中断）。它们只是可靠地时钟同步并执行它们的小程序。通常，它们可以快速访问一些GIO引脚。

还有其他一些控制器和处理器具有类似的功能：

TI（德州仪器）的Hercules微控制器具有高端定时器。它与Pico PIO引擎非常相似，但Hercules指令额外支持角度、相位等（这些是用于多相电源和电机驱动的功能）。（同样来自TI的）BeagleBone具有PRU（可编程实时单元），这也与Pico PIO引擎的功能非常接近。PRU可以直接访问内存和DMA引擎。

这三者共同的特点是，它们不仅能够产生精确定时的信号，还能够采样输入信号。并且它们是超灵活的定时器，可以处理计数、相位移动、正交编码等功能。

测试

我启动了一个调试会话，在can2040_cb（）回调函数处设置了断点。然后，从我的另一台设备发送了一条CAN消息：

RP2040在断点处停止，我可以看到消息ID、DLC（长度）和有效载荷：

我附上了我的VSCode项目的ZIP文件。别忘了下载can2040源代码并设置环境变量。

https://community-storage.element14.com/communityserver-blogs-components-weblogfiles/00/00/00/00/86/can2040_project0_20221104.zip?sv=2016-05-31&sr=b&sig=ENrZdd9Tk25YCakkixrF2YnGGWGCJwCfaDjfadW3xJk%3D&se=2024-12-25T23%3A59%3A59Z&sp=r&_=EqqcRytmKDX9AbQGhCNlJQ==

原文地址： https://community.element14.com/products/raspberry-pi/b/blog/posts/pico-pio-state-machine-implements-an-peripheral-can---1-example