项目介绍

本项目使用NXP MCXN947作为主控，选择的任务是USB多协议HUB

项目详情

USB多协议HUB本质上就是把MCXN947作为“网关”，上游作为USB Device连接到电脑的USB接口上，下游通过UART或者CAN总线连接到其他设备，这样便于多个设备的统一管理和控制，我们日常生活中见到的USB CAN盒子和多路串口盒子都是这种形式，本任务的“多协议”HUB在此基础上进一步延伸，目的是实现CAN和UART两种不同通讯接口的支持。

设计思路

1. MCXN947有1个USB HS和1个USB FS，均支持主机和设备两种模式，开发板上使用的是HS，本项目就使用此接口连接电脑进行通讯。

2. 开发板与主机进行USB通讯的实现方法有很多，HID/CDC/自定义都可以满足项目需求，本项目使用2个CDC来构成一个USB Composite设备，其中一个CDC用作UART数据收发，另外一个用于CAN数据收发，两者互不干扰，以实现高效率传输。

3. 项目使用主流的FreeRTOS操作系统，分别给USB通讯 UART通讯 CAN通讯创建了独立的Task，以便于调试开发和后续维护

4. UART和CAN通讯使用中断传输，收到外设中断后，在中断回调函数里使用FreeRTOS里的Task-notifications机制通知Task解除阻塞状态，该机制可以比信号量，消息队列等方式的速度快45%，使用的RAM也更少。该机制的详细介绍参考此链接：https://freertos.org/zh-cn-cmn-s/Documentation/02-Kernel/02-Kernel-features/03-Direct-to-task-notifications/01-Task-notifications

5. 由于使用开发板使用的是USB CDC Composite模式，因此PC端可以不用再开发上位机，使用普通的串口助手即可。

硬件介绍

芯片介绍

1. 1. Arm®Cortex®-M33@150MHz（双核）
2. 2. 高达2MB的片上闪存（2个1MB Bank）
3. 3. 4个16位ADC（单端）或2个16位（差分）
4. 4. 3个功率放大器
5. 5. 丰富的定时器
6. 6. USB高速接口+HS PHY
7. 7. USB全速接口（主机/设备），带片上FS PHY
8. 8. 10个LP Flexcomm，每个都支持SPI、I2C、UART
9. 9. 1个具有QoS的以太网接口
10. 10. 电机控制子系统

开发板介绍

开发板的主要特征如下：

1. 1. 板载MCU-Link （支持调试和串口 非常方便）
2. 2. 以太网接口
3. 3. USB HS接口
4. 4. CAN收发器和CAN接口
5. 5. FlexIO 摄像头接口
6. 6. 按键 LED

PCB LayOut

采用4层板布局，非常规整，标识清晰，大厂作风

需要注意的是 P1_10和P1_11的IO口有功能复用，如果用作CAN通讯，则需要把板子背面的SJ16和SJ26跳线正确短接，否则无法进行CAN通讯（原理图上描述的是默认复用到CAN通讯 我收到的板子只短接了一个）

设备连接

开发过程

程序流程

如上图所示，本项目使用FreeRTOS管理多个任务，其中Uart Task负责串口数据收发，Can Task负责Can数据收发 USB Task负责与PC双向通讯 并于上述其他两个Task进行数据交互 各个模块的具体开发过程中及注意事项如下：

工程配置

1. 创建can_transfer.c/.h uart_transfer.c/.h4个文件，并在Project/armgcc/CMakeList.txt里添加这4个文件
2. Project/gcc/config.cmake添加uart can相关的驱动模块
3. Pin Mux添加Can和Uart相关的Pin Mux配置

UART模块开发

1. Uart模块是在串口中断Demo的基础上进行开发，新增3个接口供其他模块调用 串口的配置过程不过多赘述
2. 串口中断里通过Notify的方式通知Task读取串口数据
3. Uart Task里获取串口收到的消息 并通过全局变量通知USB 模块发送给上游
4. USB收到PC发给串口的数据后，通过uart_tx_send接口发送到串口

注意事项

1. 需要在初始化的时候配置串口的中断优先级 否则在串口中断回调里无法完成释放信号量等的操作
2. 需要在各个模块都初始化完成之后再按需要创建Task，避免出现其他问题

CAN模块开发

1. CAN模块是在CAN中断Demo的基础上进行开发，CAN的配置过程不做过多赘述，新增3个接口供其他模块调用
2. CAN中断里通过Notify的方式通知CAN Task处理收到的数据
3. Can Task收集数据，并通过全局变量通知USB 模块发送数据给上游
4. USB收到PC发给CAN的数据后 通过can_tx_send接口发送can 数据

注意事项

1. 需要确保CAN的跳线正确连接
2. 与串口模块类似，需要在初始化的时候配置中断优先级

USB模块开发

1. USB模块是在CDC Freertos demo的基础上进行开发，usb配置本文不做过多赘述，其中compose.c作为整个项目的框架文件，virtual_com.c作为usb通讯的处理模块
2. 本项目使用2个cdc设备 当前是把instance 0作为can instance 1作为串口与PC上位机通讯 主要逻辑当USB 收到来自PC下发的数据 就把数据拷贝到对应的外设buffer里去，并发送出去 当收到来自外设task的信号之后，把外设收到的数据通过USB 对应的instance 发送给PC 完成通讯
3. PC下发CAN数据的处理流程
4. CAN数据上传到USB的流程

注意事项

处理完USB收到的数据之后 如果没有实际要回复的数据，则需要手动回复一组为0的数据，否则USB接收不到下一次消息

系统联调

1. 设置时钟和中断优先级
2. 模块和task启动

功能展示

1. 设备管理器出现2个CDC设备 并且从USB 分析软件里可以看出USB设备的详细信息 其中COM3是USB转串口 用于做串口通讯实验 COM7 COM8是MCXN产生的2个CDC设备
2. CAN盒子使用广成科技的USBCAN-II Pro
3. 系统启动
4. USB 2 CAN USB 2 UART CAN 2 USB UART 2 USB 均正常通讯

心得体会

1. MCXN947硬件非常强大，目前也只用了一个核心，双核工作需要进一步探索
2. 开发过程中需要细心，CAN开始无法通讯，还是查看PCB才发现跳线没接正确
3. MCUX VSCode的开发非常舒服，点赞！
4. Funpack的活动非常赞，能接触到各个厂商的芯片，对于能力提升很有帮助 这是我参加的第二期 后续会多多参加