CAN總線的硬/軟件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)述

引 言

隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，32位ARM微控制器以其低功耗、高性能以及小體積等特性，得到了廣泛的應(yīng)用。在汽車、消費(fèi)娛樂、儀器儀表、工業(yè)控制、海量存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)、安保和無(wú)線等領(lǐng)域，隨處可見其應(yīng)用實(shí)例。因而，基于ARM的技術(shù)方案是最具市場(chǎng)前景和市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)的解決方案。

現(xiàn)場(chǎng)總線是當(dāng)前工業(yè)通信領(lǐng)域中應(yīng)用最廣的技術(shù)之一。作為現(xiàn)場(chǎng)總線之一的CAN總線，以其高性能、高可靠性以及靈活的設(shè)計(jì)越來(lái)越受到人們的重視，越來(lái)越多的 ARM微控制器帶有CAN控制器。Philips 2000系列ARM微控制器是基于ARM7的集成有2個(gè)或4個(gè)CAN控制器的微控制器，在工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)中有廣泛的應(yīng)用。

1 CAN總線的硬／軟件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)述

1．1 硬件設(shè)計(jì)

LPC2000系列ARM內(nèi)置CAN控制器，每一個(gè)CAN控制器都與SJAl000有相似的寄存器結(jié)構(gòu)，只是寄存器訪問由8位字節(jié)訪問轉(zhuǎn)變?yōu)?2位雙字訪問，因而使得硬件連接相對(duì)變得簡(jiǎn)單。 CAN總線驅(qū)動(dòng)器使用82C250或TJA1050。為增強(qiáng)節(jié)點(diǎn)的抗干擾能力，CAN控制器與總線驅(qū)動(dòng)器可不直接相連，而是通過高速光耦6N137連接。光耦部分采用的兩個(gè)電源應(yīng)隔離，故采用電源隔離模塊。

1．2 軟件設(shè)計(jì)

CAN節(jié)點(diǎn)的基本軟件設(shè)計(jì)包括CAN節(jié)點(diǎn)初始化、報(bào)文發(fā)送、報(bào)文接收3部分。在這3部分程序的基礎(chǔ)上可編出CAN總線通信的一般應(yīng)用程序。當(dāng)然，要將CAN總線應(yīng)用于通信任務(wù)比較復(fù)雜的系統(tǒng)中，還需要編寫CAN總線異常處理、驗(yàn)收濾波設(shè)置等內(nèi)容。

2 驗(yàn)收濾波器的設(shè)置及工作原理

當(dāng)CAN控制器接收一完整的標(biāo)識(shí)符時(shí)，將通知驗(yàn)收濾波器。驗(yàn)收濾波器響應(yīng)這個(gè)信號(hào)，并讀出標(biāo)識(shí)符，與AF(驗(yàn)收濾波)RAM中的標(biāo)識(shí)符表格進(jìn)行匹配，以決定接收或放棄此幀信息。

為方便編程實(shí)現(xiàn)，把AF RAM的內(nèi)容按32位模式排列，每個(gè)32位稱為一個(gè)“cell”。表格就是cell的集合。前兩種表格中每個(gè)cell包含2個(gè)標(biāo)識(shí)符，且配置時(shí)每個(gè) cell中高位標(biāo)識(shí)符小于低位標(biāo)識(shí)符，否則會(huì)引起驗(yàn)收濾波器執(zhí)行失敗。接下來(lái)的2個(gè)表格，每一對(duì)范圍或每一個(gè)標(biāo)識(shí)符占用1個(gè)cell，而合法的擴(kuò)展標(biāo)識(shí)符范圍表格必須以偶數(shù)個(gè)cell出現(xiàn)。每個(gè)表格均需按升序排列，每種表格可根據(jù)應(yīng)用需要適當(dāng)裁減。

3 驗(yàn)收濾波編程實(shí)現(xiàn)

程序用C語(yǔ)言編制，在ADSl．2開發(fā)環(huán)境下通過JTAG接口進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)試、仿真和下載，并在實(shí)際應(yīng)用中得到了驗(yàn)證。要說(shuō)明的是，F(xiàn)ullcan模式應(yīng)用較少，程序未涉及它的設(shè)置；設(shè)置了獨(dú)立標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)識(shí)符和標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)識(shí)符范圍表格，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)ID{1，2， 0x10，0x20}和指定范圍{{90=ID=100}及{0x300=ID=0x400}}的信號(hào)進(jìn)行接收，獨(dú)立擴(kuò)展標(biāo)識(shí)符表格和擴(kuò)展標(biāo)識(shí)符范圍表格未設(shè)置。需要設(shè)置時(shí)，可參考前兩種表格的設(shè)置程序。

在CANREG．H中，定義驗(yàn)收濾波模式寄存器結(jié)構(gòu)如下：

②初始化一個(gè)獨(dú)立標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)識(shí)符表格的內(nèi)容。

③初始化一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)識(shí)符組表格的內(nèi)容。

④用獨(dú)立標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)識(shí)符表格內(nèi)容初始化1，uT的獨(dú)立標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)淤符表格。

⑤用標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)識(shí)符范圍表格內(nèi)容初始化LuT的標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)識(shí)符范圍表格。

⑥模式2，啟動(dòng)全局驗(yàn)收濾波器。

在majn．c中所含的4個(gè)相關(guān)函數(shù)略。

結(jié)語(yǔ)

在SJAlO∞的應(yīng)用巾，驗(yàn)收濾波器只能對(duì)一些規(guī)律性較強(qiáng)的ID和個(gè)數(shù)較少的ID進(jìn)行濾波‘硼。當(dāng)需要設(shè)計(jì)復(fù)雜的驗(yàn)收濾波器時(shí)，以上的驗(yàn)收濾波模塊能起到一定的作用。當(dāng)然，在具體的應(yīng)．Hj場(chǎng)合．還需要考慮通信協(xié)議、CAK總線異常處理、cAN初始化、接收和發(fā)送等程序。