樹莓派外掛MCP2515模塊爬坑記錄 can驅動配置 can驅動啓動失敗 解決措施

最近由於接近放假，協調不到調板哥，於是兼職下調板的工作。雖然之前也業餘玩過樹莓派和arduino，但是由於沒有stm32的開發經驗和硬件知識的匱乏，還是遇到了很多坑。

這個can總線模塊就卡了我兩三天，由於涉及到樹莓派的配置知識，覺得有必要記錄一下。

can驅動配置

目前的這個項目涉及到了樹莓派和stm32的通信，使用的是can總線。由於樹莓派本身不提供can總線功能，需要外掛一個MCP2515芯片。

網上搜索樹莓派的can總線配置，可以找到不少的資料，其中感覺最詳細的是這一篇。但是裏面有個小bug，我等下再說。

首先網上的接線多數都是這樣的:

RPi Pin    RPi Label     CAN Module
02---------5V------------VCC
06---------GND-----------GND
19---------GPIO10--------MOSI (SI)
21---------GPIO9---------MISO (SO)
22---------GPIO25--------INT
23---------GPIO11--------SCK
24---------GPIO8---------CS

然後修改文件/boot/config.txt激活MCP2515驅動:

# 打開spi總線，樹莓派與MCP2515之前通過spi通信，然後再轉成can協議
dtparam=spi=on

# 在spi0.0上配置MCP2515 CAN控制器,CAN控制器的晶振頻率是16MHz,INT腳接到了gpio25
dtoverlay=mcp2515-can0,oscillator=16000000,interrupt=25 

# SPI0只使用一個CS引腳，把spi0.0的cs腳配置到gpio8。實際上不配置這個也沒有影響
dtoverlay=spi0-1cs,cs0_pin=8

這些dtoverlay配置項的說明可以查看/boot/overlays/README:

...
Name:   mcp2515-can0
Info:   Configures the MCP2515 CAN controller on spi0.0
Load:   dtoverlay=mcp2515-can0,<param>=<val>
Params: oscillator              Clock frequency for the CAN controller (Hz)

        spimaxfrequency         Maximum SPI frequence (Hz)

        interrupt               GPIO for interrupt signal
        
Name:   mcp2515-can1
Info:   Configures the MCP2515 CAN controller on spi0.1
Load:   dtoverlay=mcp2515-can1,<param>=<val>
Params: oscillator              Clock frequency for the CAN controller (Hz)

        spimaxfrequency         Maximum SPI frequence (Hz)

        interrupt               GPIO for interrupt signal
...

Name:   spi0-1cs
Info:   Only use one CS pin for SPI0
Load:   dtoverlay=spi0-1cs,<param>=<val>
Params: cs0_pin                 GPIO pin for CS0 (default 8)
        no_miso                 Don't claim and use the MISO pin (9), freeing
                                it for other uses.

Name:   spi0-2cs
Info:   Change the CS pins for SPI0
Load:   dtoverlay=spi0-2cs,<param>=<val>
Params: cs0_pin                 GPIO pin for CS0 (default 8)
        cs1_pin                 GPIO pin for CS1 (default 7)
        no_miso                 Don't claim and use the MISO pin (9), freeing
                                it for other uses.
...

所以以後需要打開什麼功能，都可以到這文檔裏面查看配置方法。

首先由於我們把MCP2515 CAN控制器配到了spi0.0，所以我們需要配置spi0.0的cs腳(當然如果你也可以配置mcp2515-can1將它配置到spi0.1，這樣的話就需要改spi0.1的cs腳)。

這個cs腳使是用來選擇設備的，當有多個設備掛到spi總線上的時候可以用這個腳去選擇指定設備。由於我們只有一個設備，所以可以使用spi0-1cs指定spi0只有一個cs腳，當然你也可以配置兩個cs腳(spi0-2cs)留空一個不用。然後無論是spi0-1cs還是spi0-2cs，cs0默認都是gpio8，所以我們配不配都沒有關係，下面幾種配置方法都是對的:

1. dtoverlay=spi0-1cs,cs0_pin=8
2. dtoverlay=spi0-1cs
3. dtoverlay=spi0-2cs,cs0_pin=8
4. dtoverlay=spi0-2cs
5. # 不配置，留空

之前我說的這一篇博客的小bug就是它配了dtoverlay=spi1-1cs，實際上是配置了spi1的cs腳，對我們的配置在spi0的can控制器沒有影響

我們的接法和網上的不一樣，INT腳接gpio17，CS腳接gpio22。根據文檔修改下配置就好:

dtoverlay=mcp2515-can0,oscillator=16000000,interrupt=17
dtoverlay=spi0-1cs,cs0_pin=22

can驅動啓動失敗

事情到這裏其實還算一帆風順，我也沒有花多少時間。但是當重啓樹莓派發現並沒有/sys/bus/spi/devices/spi0.0/net/can0這個設備，使用dmesg命令查看開機日誌會發現這樣的一個錯誤，mcp2515驅動啓動失敗了:

[    7.653601] mcp251x spi0.0: MCP251x didn't enter in conf mode after reset
[    7.653654] mcp251x spi0.0: Probe failed, err=16
[    7.653738] mcp251x: probe of spi0.0 failed with error -16

然後我就懵逼了，網上搜索這個錯誤找到了很多遇到這種情況的人，但是他們的回答都是加上dtoverlay=spi0-1cs配置，讓我一度懷疑自己的英語閱讀水平以爲自己文檔看劈叉了(雖然水平的確也不怎樣)。

由於我們的接線和網上的不一樣，所以試了很多種配置都沒有用。然後我們只能不斷做嘗試

1. 讓硬件幫忙跳線，跳到和網上的一樣，然後用網上的配置 --- 失敗。

2. 由於網上的例子都是用4.x的樹莓派內核，而我們用的是5.x的內核。所以又猜測是系統版本原因，網上找了箇舊的樹莓派鏡像驗證 --- 失敗。

3. 見到這篇博客說是電壓問題，但是我用萬用表量電壓是5.17V，接近他所說的5.2伏 --- 無用

4. 找來示波器測量，發現cs腳在開機的時候的確有被拉低又拉高 -- 排除樹莓派gpio引腳的硬件問題

解決措施

就這樣卡了兩天，沒有辦法了在某寶上買了個用到mcp2515的模塊回來驗證(我們的板子是自己做的)，發現買回來的是成功的。

那基本定位是硬件問題，於是交給硬件對比差異。經過修改引腳、晶振、最後定位到的確是電壓問題，但是我們這邊需要將電壓改到3.3v才能用...

最後感慨幾句。這段時間雖然遇到的大部分問題最終都定位到是硬件的問題。但是由於芯片都是買的，相當於一個黑盒，硬件修改也比較麻煩，所以需要軟件先調試分析給出大概的定位。由於嵌入式經驗不足，i2c、spi、can、i2s等各種硬件協議都只能現學現賣。嵌入式的api又由於需要考慮性能問題和應用層api側重易用性的思路不一樣，一堆配置和前置條件比較難用。每天都處於對自己能力的懷疑當中，不確定是否能做好，但所幸大部分問題都找到解決或者規避措施。也算去計算機的硬件底層瞄了幾眼，開了不少眼界，算是給不平凡的鼠年畫上了個特別的句號。希望明年還能繼續保持對學習熱情，有趣的東西那麼多，爲什麼不去學呢？