5108 CM5IO RS485-CANFD
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关键词
树莓派5、树莓派4B、CM5核心板、CM4核心板、RPiOS、ISO RS485、ISO CANFD、40p-GPIO
一、简介
CM5IO_RS485-CANFD是一款基于40Pin接口进行RS485扩展和CANFD扩展的模块。具备两路带隔离的RS485，两路带隔离的CANFD。
二、硬件资源
1，采用树莓派的40Pin GPIO进行扩展；适用于树莓派3B/4B/5/CM4/CM5等平台；
2，两路带隔离的RS485，3.81mm-3Pin接口；
3，两路带隔离的CANFD，3.81mm-3Pin接口；
4，RS485和CANFD都带有120欧姆终端匹配电阻，如果传输距离太长或者电缆终端没有相应匹配电阻，建议短接跳线；
5，尺寸：56*65mm，板材通过UL和ROHS认证，防火等级94V-0。
6，模块分三个版本，分别为RS485版本，CANFD版本和RS485-CANFD版本。
RS485隔离模组特点：
本模组采用自动流控型高速RS485隔离模块，是一款采用IC集成化技术，实现了电源隔离、信号隔离、RS-485通信和总线保护于一体的RS-485协议收发模组。模组自带定压隔离电源，可实现2500VDC电气隔离耐压保护；可作为从机接入RS485总线，也可作为主机，接收处理各从机信息。
- 最多可以连接64/128个节点；
- 高达500Kbps传输速率；
- 电磁辐射EMI极低；
- 工作温度范围：-40℃ - +85℃；
- 集成电源隔离、信号隔离和总线ESD保护功能。
CANFD隔离模组特点：
本模组自带隔离电源，可实现2500VDC的两端电气隔离，继承了隔离CAN收发器的主要特性，提升了其数据传输性能，符合ISO 11898-2物理层标准。
- 波特率高达5Mbps；
- 同一网络至少可支持连接110个节点；
- 工作温度范围：-40℃ - +105℃；
- 总线超时保护。
三、模块测试
树莓派各种版本使用本模块，对应的串口号有所不同，对比如下：
| 端口序号 | 1 | 2 | 3 | 4 |
| 端口类型 | CANFD | CANFD | RS485 | RS485 |
| CM5、树莓派5 | CANFD0 | CANFD1 | UART2 | UART4 |
| CM4、树莓派4B | CANFD0 | CANFD1 | UART3 | UART5 |
软件平台：树莓派OS的版本为2025-05-13-raspios-bookworm-arm64.img.xz，树莓派OS下载地址：
https://www.raspberrypi.com/software/operating-systems/#raspberry-pi-os-64-bit
硬件平台：CM5IO_RS485-CANFD模块搭配树莓派5，如下图所示：
四个接口的示意图如下（RS485-CANFD版本，另外两个版本只包含相应接口）：
3.1 测试RS485
打开终端，运行下列命令：
sudo nano /boot/firmware/config.txt
在文件末尾加入下列语句：
dtoverlay=uart2
dtoverlay=uart4
保存后重启系统。
安装串口软件CuteCom，安装命令为：
sudo apt install cutecom
安装完毕后，点击桌面左上角的树莓派图标，在“System Tools”有CuteCom的快捷方式：
如果在使用过程中有权限不足的问题，请打开树莓派OS终端，输入：
sudo cutecom
来启动CuteCom。
▶ 测试串口ttyAMA2与PC之间的数据收发：
在PC端插上一个USB转485的转换器，与模块上的RS485接口（ttyAMA2，对应UART2）相连，各自打开串口软件进行收发，结果如下：
经过实测，波特率最高可达到2.01Mbps（以传输数据不发生乱码、缺失为准）。
▶ 测试串口ttyAMA4与PC之间的数据收发：
在PC端插上一个USB转485的转换器，与模块上的RS485接口（ttyAMA4，对应UART4）相连，各自打开串口软件进行收发，结果如下：
经过实测，波特率最高可达到2.01Mbps（以传输数据不发生乱码、缺失为准）。
▶ 测试ttyAMA2与ttyAMA4之间的数据收发：
两个RS485接口相连，各自打开串口软件进行收发，结果如下：
经过实测，波特率最高可达到1.54Mbps（以传输数据不发生乱码、缺失为准）。
3.2 测试CANFD
CAN是SPI接口，mcp251xfd为CAN控制器，spi0-0和spi0-1为同一路SPI接口不同片选，interrupt为MP2518FD的中断号，都要和硬件相对应。
注意：必须在收发两端的至少一端开启120欧姆终端匹配电阻。如果需要在模块一端开启，请将相应的端口的120欧姆终端匹配电阻的插针，用短路帽短接。
首先更新系统，在树莓派终端中执行：
sudo apt update
sudo apt upgrade
需要在config.txt中加入CAN接口的配置，运行下列命令：
sudo nano /boot/firmware/config.txt
在文件末尾加入下列语句：
dtoverlay=spi1-3cs
dtoverlay=mcp251xfd,spi0-0,interrupt=25
dtoverlay=mcp251xfd,spi0-1,interrupt=24
然后在图形界面中，依次选择如下图项目后，确保SPI已开启：
最后重启系统。在终端中输入dmesg | grep spi，查看 SPI 的信息，红框中的信息显示can0和can1识别成功：
安装CAN软件：
sudo apt-get install can-utils
输入以下命令开启CANFD（我们将波特率设置为bitrate：500000，dbitrate：2000000）：
sudo ip link set can0 up type can bitrate 500000 dbitrate 2000000 restart-ms 1000 berr-reporting on fd on
sudo ip link set can1 up type can bitrate 500000 dbitrate 2000000 restart-ms 1000 berr-reporting on fd on
sudo ifconfig can0 txqueuelen 65536
sudo ifconfig can1 txqueuelen 65536
注：bitrate设置为1000000（1M），dbitrate设置为5000000（5M）也可以正常使用。
设置完成后输入ifconfig，查看CAN连接，可看到can0和can1：
在模块与PC之间连接好USB CANFD收发器，使用cangaroo软件在PC端进行接收，cangaroo下载地址：
http://www.mcuzone.com/wiki/5108_CM5IO_RS485-CANFD/cangaroo-win32-ccdcb64.zip
cangaroo设置如下（Measurement - Setup...）：
其中COM85为USB CANFD收发器在PC上的监听端口（依系统配置不同而不同）。Bitrate和CanFD Bitrate应与上面开启CANFD的命令中的比特率设置相对应。
测试CAN0发送数据：
USB CANFD收发器接在模块的CAN0接口上，让cangaroo在PC的COM85上开始监听（Measurement - Start Measurement），在树莓派终端中运行：
cansend can0 123#0123456789ABCDEF
（注意：“#”之前是CAN设备的ID；“#”之后是发送内容，为16进制数字，可以自定义。）
可以运行多次：
cangaroo输出如下，说明收发正常：
测试CAN0接收数据：
在树莓派终端中运行：
candump can0 -a
注意：-a参数表示显示接收结果时同时显示相应的16进制数字的ASCII码，如果不加此参数，则不显示ASCII码。
在cangaroo主界面的Transmit View里面，设置好Address和DLC，以及后面需要的发送数据，下图显示的是发送“MCUZONE!”的16进制ASCII码数据：
然后按下Send键（或Send Repeat键重复发送），即可在树莓派终端中看到从cangaroo发来的数据：
测试CAN1发送数据：
USB CANFD收发器接在模块的CAN1接口上，让cangaroo在PC的COM85上开始监听（Measurement - Start Measurement），在树莓派终端中运行：
cansend can1 123#0123456789ABCDEF
（注意：“#”之前是CAN设备的ID；“#”之后是发送内容，为16进制数字，可以自定义。）
可以运行多次：
cangaroo输出如下，说明收发正常：
测试CAN1接收数据：
在树莓派终端中运行：
candump can0 -a
注意：-a参数表示显示接收结果时同时显示相应的16进制数字的ASCII码，如果不加此参数，则不显示ASCII码。
在cangaroo主界面的Transmit View里面，设置好Address和DLC，以及后面需要的发送数据，下图显示的是发送“MCUZONE!”的16进制ASCII码数据：
然后按下Send键（或Send Repeat键重复发送），即可在树莓派终端中看到从cangaroo发来的数据：
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