LPC2000系列的CAN總線驗(yàn)收濾波器應(yīng)用

CAN(Controller Area Network)總線。即控制器局域網(wǎng)總線，是由德國(guó)Bosch公司于1982年開(kāi)發(fā)和推出的最早用于汽車(chē)內(nèi)部測(cè)量與執(zhí)行部件之間的數(shù)據(jù)通信協(xié)議。在20多年的歷史中，CAN總線在許多領(lǐng)域得到了應(yīng)用，是到目前為止唯一有國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場(chǎng)總線。
CAN現(xiàn)場(chǎng)總線按照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO提出的“開(kāi)放系統(tǒng)互聯(lián)(OSI)”參考模式，實(shí)現(xiàn)其中的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層。CAN控制器用來(lái)實(shí)現(xiàn)CAN總線協(xié)議。CAN控制器芯片分為兩類(lèi)：一類(lèi)是獨(dú)立的控制器芯片，如SJAlO00；另一類(lèi)是和微控制器做在一起，如Philips公司的LPC200系列32位ARM微控制器。兩類(lèi)控制器都提供了報(bào)文標(biāo)識(shí)過(guò)濾的驗(yàn)收濾波器。但獨(dú)立CAN控制器的驗(yàn)收濾波器只能對(duì)規(guī)律性較強(qiáng)的報(bào)文標(biāo)識(shí)符(Identi-fier，簡(jiǎn)稱(chēng)ID)進(jìn)行篩選過(guò)濾，或是對(duì)個(gè)數(shù)較少的ID進(jìn)行任意篩選，難以實(shí)現(xiàn)更加復(fù)雜的任意ID篩選。Phillps公司的LPC2000系列32位ARM微控制器內(nèi)嵌的驗(yàn)收濾波器為CAN控制器提供了全局的標(biāo)識(shí)符查詢功能，能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的報(bào)文ID過(guò)濾，而且可以大大減輕微控制器的負(fù)擔(dān)。

1 驗(yàn)收濾波器的特點(diǎn)和功能
1．1 驗(yàn)收濾波器的特點(diǎn)
LPC2000系列ARM微控制器是采用ARM7TDMI-S內(nèi)核的32位嵌入式微處理器，內(nèi)嵌2路或4路CAN控制器和驗(yàn)收濾波器。驗(yàn)收濾波器為CAN控制器提供全局的報(bào)文標(biāo)識(shí)過(guò)濾功能。它包含一個(gè)51232(2 KB)的RAM，在這2 KB的RAM中可以設(shè)置1～5個(gè)報(bào)文標(biāo)識(shí)符表，形成一個(gè)查找表LUT(Lookup Table)。整個(gè)查找表可以容納l 024個(gè)標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)識(shí)符或512個(gè)擴(kuò)展標(biāo)識(shí)符，或兩種混合類(lèi)型的標(biāo)識(shí)符。5個(gè)可能的標(biāo)識(shí)符表格包括FullCAN的標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)識(shí)符表和獨(dú)立標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)識(shí)符表、標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)識(shí)符范圍表、獨(dú)立擴(kuò)展標(biāo)識(shí)符表以及擴(kuò)展標(biāo)識(shí)符范圍表。這5個(gè)表格不是必須同時(shí)存在，可以根據(jù)需要裁減。如果一個(gè)表格的起始地址等于下一個(gè)表格的起始地址或表格終止寄存器的數(shù)值，則該表格為空，在處理中將被忽略。
1．2 驗(yàn)收濾波器的功能
LPC2000系列ARM微控制器的CAN驗(yàn)收濾波器有2種工作模式：一種是一般模式；另一種被稱(chēng)為“FullCAN模式”。在一般模式下，當(dāng)CAN控制器的接收端收到一個(gè)完整的標(biāo)識(shí)符時(shí)，它將通知接收驗(yàn)收濾波器。驗(yàn)收濾波器響應(yīng)這個(gè)信號(hào)，讀出CAN控制器編號(hào)和標(biāo)識(shí)符大小(標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)識(shí)符ll位或擴(kuò)展標(biāo)識(shí)符29位)；然后搜索LUT，查找匹配的標(biāo)識(shí)符。如果找到匹配的標(biāo)識(shí)符，則通知CAN控制器將接收的報(bào)文放入CAN控制器接收緩沖中；否則，放棄接收到的這一幀信息。其工作流程如圖l所示。

如果使能FullcAN模式，且CAN控制器報(bào)告產(chǎn)生的是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)識(shí)符，則驗(yàn)收過(guò)濾器首先查詢FullCAN標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)識(shí)符表，然后在FullCAN模式下處理接收。如果在FullCAN標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)識(shí)符表中沒(méi)有找到匹配的ID，則依次查找下一個(gè)存在的表格，直到找到匹配者或查找表結(jié)束。一旦發(fā)現(xiàn)匹配的ID，就將接收到的報(bào)文放入特定的報(bào)文緩沖中而不是CAN控制器接收緩沖中，這個(gè)特定的緩沖位于驗(yàn)收濾波器的RAM中，而且是在LUT的最后部分。CPU可以在任何時(shí)候讀取接收到的報(bào)文。FullCAN模式的接收工作流程如圖2所示。

2 驗(yàn)收濾波器的驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)發(fā)
2．1 驗(yàn)收濾波器寄存器描述
以LPC2292為例說(shuō)明其驗(yàn)收濾波器驅(qū)動(dòng)程序的開(kāi)發(fā)。在LPC2292中內(nèi)嵌2路CAN控制器，它的驗(yàn)收濾波器寄存器如表1所列。注意：這里的起始地址是以驗(yàn)收濾波器RAM的起始地址為基本地址的偏移。如在一般模式下，SFF_sa=0表示獨(dú)立標(biāo)準(zhǔn)幀標(biāo)識(shí)符的起始地址位于0xE0038000處。
一個(gè)表格的大小由其前后2個(gè)表格起始地址寄存器的差值決定。例如，SFF_GRP_sa―SFF_sa為獨(dú)立標(biāo)準(zhǔn)幀標(biāo)識(shí)符查找表格大小。若其值為O，即SFF_GRP_sa=SFF_sa，則獨(dú)立標(biāo)準(zhǔn)幀標(biāo)識(shí)符查找表格大小為0，在查找時(shí)此表格將被忽略。查找表結(jié)束寄存器ENDofTable代表查找表結(jié)束地址，ENDofTable-EFF_GRP_sa為擴(kuò)展幀組標(biāo)識(shí)符查找表大小。驗(yàn)收濾波器寄存器AFMR控制其工作模式，具體定義如表2所列。

2．2 查找表中標(biāo)識(shí)符格式
①FullCAN的標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)識(shí)符表和獨(dú)立標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)識(shí)符表。要注意的是，每個(gè)FullCAN的標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)識(shí)符表和獨(dú)立標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)識(shí)符表都必須按升序排列，即標(biāo)識(shí)符1大于標(biāo)識(shí)符0；否則，在AF中將引起表格錯(cuò)誤而使接收過(guò)濾失敗。表格格式如下：

②標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)識(shí)符范圍表。標(biāo)識(shí)符上邊界和下邊界(包括上下邊界)之間的ID為允許通過(guò)ID。表格格式如下：

③獨(dú)立擴(kuò)展標(biāo)識(shí)符表。1個(gè)獨(dú)立擴(kuò)展標(biāo)識(shí)符占1個(gè)字，而且需要按升序排列。表格格式如下：

④擴(kuò)展標(biāo)識(shí)符范圍表。它總是成對(duì)出現(xiàn)，占用2個(gè)字，因此合法的表格必須以偶數(shù)個(gè)字出現(xiàn)，而且必須按升序排列。表格格式如下：

2．3 驗(yàn)收濾波器驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)
根據(jù)以上說(shuō)明，就可以設(shè)計(jì)驗(yàn)收濾波器的驅(qū)動(dòng)程序了。以LPC2292為例來(lái)說(shuō)明如何設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)程序。

假定獨(dú)立標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)識(shí)符有ID0和IDl兩個(gè)，依次按升序排列，組標(biāo)準(zhǔn)幀標(biāo)識(shí)符范圍為ID2～I(xiàn)D3(ID2ID3)；獨(dú)立擴(kuò)展幀標(biāo)識(shí)符有ID4和1D5兩個(gè)，升序排列，組擴(kuò)展幀標(biāo)識(shí)符范圍為ID6～I(xiàn)D7(ID6ID7)。限于篇幅，這里只以少量ID為例。標(biāo)準(zhǔn)和擴(kuò)展的獨(dú)立ID的個(gè)數(shù)可以增減；標(biāo)準(zhǔn)和擴(kuò)展的幀ID范圍組個(gè)數(shù)也可根據(jù)需要增減，比如可以有2個(gè)或2個(gè)以上的標(biāo)準(zhǔn)幀ID范圍組。(驅(qū)動(dòng)程序詳見(jiàn)本刊網(wǎng)站wwvq．mesnet．com．cn――編者注)

3 結(jié)論
LPC2000系列ARM微控制器的CAN驗(yàn)收濾波器能夠有效地屏蔽總線上不允許通過(guò)的報(bào)文，大大減輕了CPU的負(fù)擔(dān)，在以CAN總線為通信網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用中發(fā)揮了很大的作用。