CAN總線的硬/軟件設計簡述

引 言

隨著信息技術的飛速發(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，得到了廣泛的應用。在汽車、消費娛樂、儀器儀表、工業(yè)控制、海量存儲、網(wǎng)絡、安保和無線等領域，隨處可見其應用實例。因而，基于ARM的技術方案是最具市場前景和市場優(yōu)勢的解決方案。

現(xiàn)場總線是當前工業(yè)通信領域中應用最廣的技術之一。作為現(xiàn)場總線之一的CAN總線，以其高性能、高可靠性以及靈活的設計越來越受到人們的重視，越來越多的 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個或4個CAN控制器的微控制器，在工業(yè)通信網(wǎng)絡中有廣泛的應用。

1 CAN總線的硬／軟件設計簡述

1．1 硬件設計

LPC2000系列ARM內(nèi)置CAN控制器，每一個CAN控制器都與SJAl000有相似的寄存器結構，只是寄存器訪問由8位字節(jié)訪問轉變?yōu)?2位雙字訪問，因而使得硬件連接相對變得簡單。 CAN總線驅動器使用82C250或TJA1050。為增強節(jié)點的抗干擾能力，CAN控制器與總線驅動器可不直接相連，而是通過高速光耦6N137連接。光耦部分采用的兩個電源應隔離，故采用電源隔離模塊。

1．2 軟件設計

CAN節(jié)點的基本軟件設計包括CAN節(jié)點初始化、報文發(fā)送、報文接收3部分。在這3部分程序的基礎上可編出CAN總線通信的一般應用程序。當然，要將CAN總線應用于通信任務比較復雜的系統(tǒng)中，還需要編寫CAN總線異常處理、驗收濾波設置等內(nèi)容。

2 驗收濾波器的設置及工作原理

當CAN控制器接收一完整的標識符時，將通知驗收濾波器。驗收濾波器響應這個信號，并讀出標識符，與AF(驗收濾波)RAM中的標識符表格進行匹配，以決定接收或放棄此幀信息。

為方便編程實現(xiàn)，把AF RAM的內(nèi)容按32位模式排列，每個32位稱為一個“cell”。表格就是cell的集合。前兩種表格中每個cell包含2個標識符，且配置時每個 cell中高位標識符小于低位標識符，否則會引起驗收濾波器執(zhí)行失敗。接下來的2個表格，每一對范圍或每一個標識符占用1個cell，而合法的擴展標識符范圍表格必須以偶數(shù)個cell出現(xiàn)。每個表格均需按升序排列，每種表格可根據(jù)應用需要適當裁減。

3 驗收濾波編程實現(xiàn)

程序用C語言編制，在ADSl．2開發(fā)環(huán)境下通過JTAG接口進行實時調(diào)試、仿真和下載，并在實際應用中得到了驗證。要說明的是，F(xiàn)ullcan模式應用較少，程序未涉及它的設置；設置了獨立標準標識符和標準標識符范圍表格，對標準ID{1，2， 0x10，0x20}和指定范圍{{90=ID=100}及{0x300=ID=0x400}}的信號進行接收，獨立擴展標識符表格和擴展標識符范圍表格未設置。需要設置時，可參考前兩種表格的設置程序。

在CANREG．H中，定義驗收濾波模式寄存器結構如下：

②初始化一個獨立標準標識符表格的內(nèi)容。

③初始化一個標準標識符組表格的內(nèi)容。

④用獨立標準標識符表格內(nèi)容初始化1，uT的獨立標準標淤符表格。

⑤用標準標識符范圍表格內(nèi)容初始化LuT的標準標識符范圍表格。

⑥模式2，啟動全局驗收濾波器。

在majn．c中所含的4個相關函數(shù)略。

結語

在SJAlO∞的應用巾，驗收濾波器只能對一些規(guī)律性較強的ID和個數(shù)較少的ID進行濾波‘硼。當需要設計復雜的驗收濾波器時，以上的驗收濾波模塊能起到一定的作用。當然，在具體的應．Hj場合．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。