CAN總線技術及其應用

接收緩沖器(RXB、長度為13個字節(jié))是驗收濾波器和CPU之間的接口，用來存儲從CAN總線上接收并被確認的信息。作為接收FIFO(RXFIFO，長度為64字節(jié))的一個窗口，接收緩沖器可被CPU訪問。CPU在接收FIFO的支持下，可以在處理一條報文的同時接收其他報文。

驗收濾波器(ACF)將一條接收到的報文標識碼與驗收濾波器中的預設值相比較，以決定是否接收這條報文。在純粹的接收測試中，所有的報文都保存在接收FIFO中，但只有驗收濾波通過且無差錯的報文，才能被保存在接收緩沖器中。

位流處理器(BSP)是一個控制發(fā)送緩沖器、接收FIFO和CAN總線之間數(shù)據流的程序裝置。它還執(zhí)行總線上的錯誤檢測、仲載、總線填充和錯誤處理。位時序邏輯(BTL)監(jiān)視串行的CAN總線和位時序。它在信息開頭“弱勢支配”的總線傳輸時，同步CAN總線位流(硬同步)，接收報文時再次同步下一次傳送(軟同步)。

錯誤管理邏輯(EML)負責限制傳輸層模塊的錯誤。它接收來自位流處理器的出錯報告，然后把有關錯誤統(tǒng)計告訴位流處理器和接口管理邏輯(IML)。

2．2 SJA1000的內部寄存器

SJA1000有兩種工作模式，即BasicCAN模式和PeliCAN模式。在這兩種模式中，SJA1000寄存器從數(shù)量、地址分配到功能等方面都有所區(qū)別。SJA1000在復位狀態(tài)下的默認模式為BasicCAN模式。CAN控制器在兩種模式中又都有兩種狀態(tài)模式，分別稱為操作模式和復位模式。處在這兩種不同狀態(tài)的模式中，對寄存器的訪問操作功能是不同的。SJA1000的控制寄存器、命令寄存器、狀態(tài)寄存器、發(fā)送緩沖器(均為8位)等各種寄存器分配在0～31地址單元中。設置各寄存器中的參數(shù)可實現(xiàn)不同的操作功能。

2．3 CAN總線驅動器PCA82C250

總線驅動器PCA82C250是CAN控制器與物理總線之間的接口。該器件對總線提供了差動發(fā)送能力，同時對CAN控制器提供了差動接收能力。它可以用高達1Mbps的位速率在兩條有差動電壓的總線上傳輸數(shù)據，總線可連接110個節(jié)點?？偩€驅動器PCA82C250的功能參如圖3所示。

圖3 PCA82C250的功能框圖

圖3中，引腳8(Rs)用于選定PCA82C250的工作模式。PCA82C250的工作模式有3種，即高速模式、斜率控制模式和待機模式。對于高速工作模式，發(fā)送器的輸出級晶體管盡可能快速啟動和關閉。在這種模式下，不采取任何措施限制上升和下降的斜率。采用斜率控制模式(Slope Control)，可降低射頻干擾。

3 CAN總線技術應用設計

3．1硬件電路設計

利用CAN總線技術實現(xiàn)了智能小區(qū)單元門禁控制器和小區(qū)保安部門之間數(shù)據的快速、準確傳遞，提高了小區(qū)智能化管理水平。圖4為小區(qū)單元門禁控制器的CAN總線通信部分電路。值得注意的是控制器AT89S52為高電平復位，而SJA1000為低電平復位。為了增強CAN總線各節(jié)點的抗干擾能力，SJA1000的TX0、RX0和PCA82C250之間設置光電耦合器TLP521—2(即圖4中的U3)，實現(xiàn)了CAN總線上各用戶之間的電氣隔離。同時，兩根總線與地之間分別接了一個防雷擊管P6KE6．8，當兩輸入端與地之間出現(xiàn)瞬變干擾時，通過防雷擊管的放電可起到一定的保護作用。

另外，PCA82C250的CANH和CANL之間接120Q阻抗匹配電阻是非常必要，否則會影響總線的數(shù)據傳輸距離和傳輸質量。

3．2 CAN總線的軟件設計

CAN總線技術的軟件設計主要包括：CAN總線控制器的初始化、報文發(fā)送和報文接收。SJA1000總線控制器的初始化對CAN總線的正常工作非常重要。SJA1000的初始化只有在復位模式下才能進行，初始化的關鍵是設置SJA1000內部寄存器的參數(shù)。其包括：設置工作方式、設置接收濾波方式，設置接收屏蔽寄存器(AMR)和接收代碼寄存器(ACR)、設置波特率參數(shù)和中斷允許寄存器(IER)等。在完成SJA1000的初始化設置以后，返回工作狀態(tài)，進行報文的發(fā)送和接收通信。圖5為SJA1000的初始化程序流程圖。

圖4 CAN總線硬件電路設計

圖5 SJA1000初始化程序流程

發(fā)送報文子程序負責完成報文的發(fā)送。發(fā)送時用戶只需將待發(fā)送的報文按特定格式組合成一幀報文，送入SJA1000發(fā)送緩存區(qū)中，然后啟動SJA1000的發(fā)送位，即可發(fā)送報文。以查詢方式發(fā)送報文的程序流程如圖6所示。