LPC5500 系列 CAN-FD 数据传输实操指南：比特率切换与延迟补偿配置

LPC5500 系列微控制器内置支持 CAN-FD 功能的 MCAN 控制器，通过启用比特率切换与发送延迟补偿，可实现最高 5 Mbit/s 的数据传输速率和 64 字节单帧数据量，大幅提升通信吞吐量与实时性。本文基于 NXP 官方应用笔记 AN12728，详解 CAN-FD 的核心优势、软硬件准备、关键配置步骤与实操验证，助力开发者快速落地。

资料获取：如何使用CAN-FD 在LPC5500 上传输数据

1. CAN-FD 核心优势（vs 传统 CAN）

CAN-FD（ISO 11898-1:2015 标准）相比传统 CAN，核心升级体现在两点：

• 传输性能跃升：单帧数据量从 8 字节提升至 64 字节，减少帧数量；数据相位比特率突破 1 Mbit/s 限制（板载收发器支持最高 5 Mbit/s）。
• 抗干扰能力强化：支持发送延迟补偿，抵消收发器延迟对高比特率传输的影响，避免误码。

2. 软硬件准备

2.1 硬件环境

• 核心设备：2 块 LPCXpresso55S16/LPCXpresso55S08 开发板。
• 辅助器材：2 根 Micro USB 线、1 根带 120Ω 端接电阻的 CAN 线、PC。
• 硬件连接：CAN shield 接入开发板，USB 线连接 PC 与开发板 J19 接口（用于程序下载与 UART 通信），CAN 线连接两块板的 CAN 接口。

2.2 软件环境

• 工具链：Keil、MCUXpresso IDE 11.1 及以上版本。
• 软件包：LPC55S16/LPC55S08 SDK 2.9.0 及以上版本（含mcan_interrupt_transfer示例）。
• 终端工具：PuTTY 或同类 UART 终端程序。

3. 关键配置步骤（核心重点）

3.1 基础初始化流程

• 配置系统时钟与 MCAN 模块时钟（示例中 MCAN 时钟设为 60 MHz）。
• 复位 MCAN 模块，启用 CAN-FD 功能。
• 配置 Message RAM、ID 过滤器、Rx FIFO 与 Tx 缓冲区。
• 启用比特率切换与发送延迟补偿，进入 MCAN 正常模式。

3.2 比特率切换配置（核心功能）

通过寄存器设置仲裁相位（低速）与数据相位（高速）比特率，步骤如下：

1. 仲裁相位比特率（1 Mbit/s）：
   • 调用MCAN_SetBaudRate()函数，配置mcan_timing_config_t结构体。
   • 关键参数：预分频器preDivider=2，相位缓冲段seg1=13、seg2=4，时间量总数MCAN_TIME_QUANTA_NUM_ARBIT=20。
   • 寄存器操作：置位 MCAN CCCR 寄存器的 BRSE 位，启用比特率切换。
2. 数据相位比特率（5 Mbit/s）：
   • 调用MCAN_SetBaudRateFD()函数，配置数据相位时序。
   • 关键参数：预分频器preDivider=4，相位缓冲段seg1=7、seg2=2，时间量总数MCAN_TIME_QUANTA_NUM_DATA=12。

3.3 发送延迟补偿配置（抗误码关键）

通过硬件补偿收发器延迟，确保高比特率下的数据完整性，核心代码如下：

static void MCAN_SetTransmitterDelayCompensationFD(CAN_Type *base) {
    base->DBTP &= ~(CAN_DBTP_TDC_MASK); // 清除原有TDC配置
    base->DBTP |= CAN_DBTP_TDC(true);    // 启用发送延迟补偿
    base->TDCR &= ~CAN_TDCR_TDCO_MASK;   // 清除原有TDCO偏移量
    // 设置偏移量为数据相位时间量总数的1/2，二级采样点位于比特时间中间
    base->TDCR |= CAN_TDCR_TDCO(MCAN_TIME_QUANTA_NUM_DATA/2);
}

• 核心逻辑：通过 DBTP 寄存器的 TDC 位启用功能，TDCR 寄存器的 TDCO 字段设置偏移量，抵消收发器延迟影响。

4. 实操流程与验证

4.1 完整实操步骤

1. 硬件搭建：按要求连接 CAN 线与 USB 线，确保 120Ω 端接电阻正常接入。
2. 软件构建：
   • 导入 SDK 中的mcan_interrupt_transfer示例工程。
   • 集成 3.2、3.3 节的配置代码，启用 CAN-FD 功能。
   • 编译工程并通过调试器下载至两块开发板。
3. UART 终端配置：
   • 打开两个 PuTTY 终端，分别关联两块板的 COM 口。
   • 配置参数：波特率 115200、数据位 8、停止位 1、无校验、无流控。
4. 运行验证：
   • 按下两块板的 SW1 复位键，分别选择节点 A 和节点 B（节点 B 需先启动）。
   • 按下节点 A 终端的任意键，触发数据发送；节点 B 接收后自动回传，双方终端显示接收数据。

4.2 验证结果

• 节点 A 终端输出：显示发送帧 ID（如 0x123）与 64 字节数据，提示 “按下任意键触发下次传输”。
• 节点 B 终端输出：显示接收帧 ID（如 0x321）与完整回传数据，等待下次接收。
• 核心指标：数据传输速率 5 Mbit/s，单帧数据量 64 字节，无丢包或误码。

LPC5500 系列的 CAN-FD 功能通过比特率切换与延迟补偿的组合配置，完美解决了传统 CAN 传输速率低、数据量小的痛点，适用于工业控制、汽车电子等对实时性与吞吐量要求较高的场景。本文的实操步骤可直接复用，帮助开发者快速完成 CAN-FD 通信部署。