SPI转CAN芯片丢包严重

SPI转串口芯片没有预留缓存和更高的优先级导致数据丢包

一、摘要

很多芯片没有CAN接口，或者CAN接口不够用，而SPI接口是经常多余的，此时SPI转CAN就会派上用场，但是要注意避坑。

二、问题描述

之前我们做过一个产品，这个产品用在工业现场控制，对接的是老外的设备，老外比较喜欢用CAN接口，而且CAN不能挂太多的设备，产品一共需要4CAN，而我们选用的主芯片只有3路CAN，因此另一路只能靠扩展得到，因为有多余的SPI接口，经过权衡，我们选用了SPI转CAN芯片，具体型号隐藏一下，避免广告嫌疑。产品测试顺利，正常发布，但是客户使用半年后反馈，有其中一路CAN存在丢包的情况，虽然丢包率不高，只有5%的设备会丢包，且丢包率0.1%不到，但是客户用这路CAN用作实时控制，有线通信不允许任何的丢包。急需我们解决。

图1 ：SPI转CAN的原理图

三、原因分析

客户反馈的其中一路丢包，经过简单的分析，确认是我们使用的SPI转CAN的方案，由于客户现场较远，刚好公司有50台的库存产品，于是我们在公司内部搭建50台的测试样品，情况基本与客户的说法吻合，有一两台设备偶尔会丢包，是由于我们研发测试时候的样本量不够大，没有发现这个问题。

由于是公司内部可以复现问题，基本与干扰无关，于是软硬件开始投入分析，硬件工程师测试了电源时钟复位、信号完整性、时序、电压纹波、带载能力等，全部都没有发现问题，于是重点投入在软件，软件工程师开放了日志功能，定位出问题的软件模块，终于功夫不负有心人，最终定位在CAN芯片的中断处理程序上。与软件工程师沟通，软件的处理逻辑是这样的：

1， 向can芯片发送reset命令，复位该芯片。2， 配置CANCTRL寄存器，REQOP[2:0]=100b，即配置模式。3， 配置CNF1、CNF2和CNF3，设定波特率。4， 配置发送缓冲器，设置ID、优先级、数据长度等参数。5， 配置接收缓冲器，设置ID、接收模式等，可以选择配置接收滤波器。6， 配置CANCTRL，REQOP[2:0]=010b，即回环模式。7，配置CAN中断在系统的优先级，CAN排在第5位。

通过软件工程师的日志记录，出现丢包时，CAN芯片发出了中断，但是由于can的中断不是很高，被前面的异常中断抢占，而此时有恰好发生在CAN接收缓存满的情况，因为数据溢出，导致收到的数据被丢弃，最终体现为丢包。

四、解决方案

已经定位到原因，主要是三个碰巧的原因：

1、CAN芯片接收缓存满了，数据溢出；2、CAN中断发生时，被其他更高级的中断抢占；3、用户配置CAN速率时较高，导致缓存很快就满 。

经过沟通讨论，我们决策采取以下的措施：

1、CAN中断提高到第二级优先级，只比系统终端低一级；及时取走缓存器中的数据；2、由于客户用不到这么高速，建议客户配置成1Mbps的速率。经过我们的整改，在公司内部验证的50台设备，以及客户现场的一千多台设备的升级观察以后，上述的丢包问题再也没有重现。

五、总结

很多工程师以为SPI转CAN只是硬件工程师的活，就像UART转RS485一样，仅仅是接口转换。实际上，由于SPI转CAN需要用到缓存，需要用到系统的中断，并且速率较高，如果没有一定软件实力的公司，建议还是不要使用这种转换得到的CAN接口，寻找足够的CAN接口芯片才是王道。

512Kbit SPI SRAM芯片SCLPSRAC1

SPI SRAM 就是串口SRAM,串行SRAM提供一种几乎能在任何应用上添加外置RAM的方法，这种方法成本相对低廉、操作简单。8引脚串行器件的功耗更低，所用I/O连接数量更少。利用这些器件，设计人员可以使用更小的微控制器，而无需仅仅为了获得更大的板载RAM而改用更大的器件。 英尚微提供一款512Kbit SPI SRAM芯片SCLPSRAC1存储器大小为512Kbit。位宽64Kx8位。提供高速性能和低功耗。使用单一芯片选择（CSN）输入进行操作，并通过简单的串行SPl兼容接口进行访问。一条数据输入和数据输出线与一个时钟一起用于访问设备内的数据。包括一个HOLDN引脚，该引脚允许在不取消选择设备的情况下暂停与设备的通信。暂停时，除CSN引脚外的输入转换将被忽略。可在-40℃至+85℃的温度范围内工作，并可采用节省空间的8引脚TSSOP封装。更多产品详情及样品测试联系英尚微电子。 伟凌创芯代理英尚微提供的SPI兼容型串行SRAM器件有256Kb、512Kb和64Mb容量供用户选择。这些器件以低功耗实现高速性能，非常适合需要更大RAM的嵌入式应用。

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