eCAN模塊與SJA1000的應(yīng)用比較

引 言

　　TMS320F2812是TI公司新推出的DSP芯片，內(nèi)嵌CAN總線控制器eCAN模塊（以下簡稱為eCAN），性能較已有的DSP（如TMS320C24x）內(nèi)嵌的控制器有很大的提高；數(shù)據(jù)傳輸更加靈活方便，數(shù)據(jù)量較大，可靠性更高，功能更加完備。而SJA1000是Philips半導(dǎo)體公司推出的新型獨(dú)立CAN控制器，是PCA82C200的替代產(chǎn)品，支持CAN2.0B協(xié)議，完全兼容CAN2.0A，是目前應(yīng)用比較多的CAN獨(dú)立控制器之一。

　　CAN總線系統(tǒng)通信的軟件一般可以分為三個(gè)主要模塊：系統(tǒng)初始化模塊、信息發(fā)送模塊和信息接收模塊。下面以TMS320F2812內(nèi)嵌的eCAN模塊與廣州周立功公司的DP51+仿真實(shí)驗(yàn)儀之間的CAN通信為例，主要就eCAN和SJA1000在這三個(gè)部分的操作進(jìn)行比較。

1 eCAN簡介

　　eCAN同時(shí)支持11位和29位的標(biāo)識(shí)碼,是一個(gè)32位的控制器。eCAN的有些寄存器（如控制寄存器）必須以32位方式訪問；一些寄存器（如時(shí)間標(biāo)識(shí)寄存器）和郵箱所在的RAM范圍可以以8位、16位或32位方式訪問。eCAN對(duì)信息的接收和發(fā)送是基于郵箱的，共有32個(gè)郵箱，占用512字節(jié)RAM。每一個(gè)郵箱都可以有自己獨(dú)立的ID，獨(dú)立配置成接收郵箱或者發(fā)送郵箱，也可以禁止不用。這樣大大增加了數(shù)據(jù)的容量和信息的處理能力。

　　TMS320F2812內(nèi)嵌的eCAN還有一種SCC模式。它是eCAN的缺省工作模式，功能有所簡化，同樣支持11位和29位的標(biāo)識(shí)碼；但只有16個(gè)（0～15）郵箱可用，有些寄存器（如CANTSC）也保留不用，可以通過主控制寄存器（CANMC）中SCB位的置“1”來進(jìn)入eCAN模式。本文若沒有特別說明指的就是全功能eCAN工作模式。

2 系統(tǒng)初始化

　　CAN控制器有兩種狀態(tài)模式，即工作模式和復(fù)位模式（eCAN是初始化配置模式）。不同的狀態(tài)模式，對(duì)寄存器的訪問操作功能是不同的。無論是eCAN還是SJA1000，在使用之前，也就是進(jìn)入工作模式之前，必須對(duì)它們進(jìn)行初始化。

　　僅當(dāng)eCAN處于初始化模式下，初始化才能進(jìn)行。DSP復(fù)位后就激活了初始化模式，此時(shí)對(duì)eCAN進(jìn)行初始化。首先必須將主控制寄存器的改變配置請(qǐng)求位（CCR）置“1”，且CANES的改變配置使能位（CCE）也必須為“1”時(shí)才能正式進(jìn)入配置模式，就可以對(duì)位定時(shí)器配置寄存器進(jìn)行操作了。要返回工作模式，必須將CCE和CCR依次成功清“0”。圖1(a)為eCAN初始化的流程。

　　將模式寄存器的復(fù)位位置“1”，就可以使SJA1000進(jìn)入復(fù)位模式。在復(fù)位模式，需要設(shè)定時(shí)鐘分頻寄存器、總線定時(shí)寄存器、報(bào)文驗(yàn)收寄存器、驗(yàn)收屏蔽寄存器和輸出控制寄存器等。設(shè)置好各個(gè)寄存器后，就可以將復(fù)位位清“0”，進(jìn)入正常的工作模式。進(jìn)入復(fù)位模式后，需要立即設(shè)置時(shí)鐘分頻寄存器，將CAN模式位置“1”才能進(jìn)入PeliCAN模式，否則進(jìn)入SJA1000的缺省工作模式，即BasicCAN；而其他寄存器的設(shè)置則沒有嚴(yán)格的次序限制。在這兩種工作模式中，SJA1000寄存器從數(shù)量、地址分配到功能等方面是有較大區(qū)別的。這里主要討論的是SJA1000的PeliCAN模式。圖1（b)給出了SJA1000初始化的流程。

由圖1可以看出，eCAN的初始化在操作上比SJA1000要復(fù)雜一點(diǎn)，需要成功地將CCR和CCE先后置“1”，才能進(jìn)行配置操作；而SJA1000只需要將復(fù)位位置“1”就可以進(jìn)行初始化操作了。

3 信息發(fā)送

　　eCAN要發(fā)送信息，首先須將某個(gè)郵箱配置成發(fā)送郵箱，寫郵箱標(biāo)識(shí)符寄存器和報(bào)文控制寄存器以及數(shù)據(jù)。使能該郵箱后，將發(fā)送寄存器（CANTRS）相應(yīng)的位置“1”，eCAN就將該郵箱中的數(shù)據(jù)發(fā)送到總線上。報(bào)文控制寄存器中的TPL用來設(shè)定消息發(fā)送的優(yōu)先級(jí)，數(shù)字越大，優(yōu)先級(jí)越高。當(dāng)多個(gè)郵箱需要向總線發(fā)送消息時(shí)，雖然同時(shí)將CANTRS相應(yīng)的位置“1”，優(yōu)先級(jí)高的郵箱先將消息發(fā)送；如果郵箱的優(yōu)先級(jí)相同，則郵箱號(hào)數(shù)大的，先發(fā)送。以0號(hào)郵箱為例，其發(fā)送消息的流程如圖2 (a)所示。

　　SJA1000一般可以采用查詢方式來發(fā)送信息。不過每一次操作只能向總線上發(fā)送1幀信息，而不像eCAN那樣，可以一下子向總線發(fā)送多幀消息。當(dāng)SJA1000的發(fā)送緩沖區(qū)為空時(shí)，CPU就可以將要發(fā)送的信息寫入該緩沖區(qū)，然后置命令寄存器的發(fā)送請(qǐng)求位，即可將消息發(fā)送到總線上。發(fā)送完畢后，清空發(fā)送緩沖區(qū)，等待CPU寫入新的信息。SJA1000發(fā)送信息時(shí)的流程如圖2(b)所示。

　　對(duì)于eCAN，如果郵箱需要發(fā)送另一條信息，就需要將郵箱的RAM更新。一般只需要更新數(shù)據(jù)場，即重新寫MDL和MDH中的內(nèi)容。更新數(shù)據(jù)時(shí)，須將CANMC中的CDR位置“1”，并在MBNR處寫入需要更新數(shù)據(jù)的郵箱號(hào)，就可以寫入新的數(shù)據(jù)了。之后，將CDR清“0”，使能該郵箱就可以按正常步驟發(fā)送信息了。由此可見，對(duì)eCAN發(fā)送的信息進(jìn)行數(shù)據(jù)更新比SJA1000復(fù)雜得多。

4 信息接收

　　eCAN和SJA1000在接收總線上的信息時(shí)，都可以采用查詢方式或者中斷方式。這里僅討論各自的中斷方式。

　　eCAN要接收信息時(shí)，相應(yīng)的郵箱需要配置成接收郵箱并使能，還需要設(shè)定信息標(biāo)識(shí)符寄存器（MID）。局部接收屏蔽寄存器（LAM），用來存儲(chǔ)局部接收屏蔽位。覆蓋保護(hù)寄存器（CANOPC）相應(yīng)位，當(dāng)其為1時(shí)，保護(hù)相應(yīng)郵箱里的數(shù)據(jù)不被新的數(shù)據(jù)覆蓋，此時(shí)還需要另一個(gè)郵箱來接收新的后續(xù)信息，否則會(huì)引起數(shù)據(jù)丟失；有數(shù)據(jù)丟失時(shí)CANRML相應(yīng)的位會(huì)置1。當(dāng)eCAN郵箱接收到信息時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的中斷，繼而CPU判斷是哪個(gè)郵箱接收到信息，再讀取郵箱里的數(shù)據(jù)。以31號(hào)郵箱為例，eCAN的信息接收的流程如圖3 (a)所示。

　　SJA1000接收信息時(shí)，在接收中斷使能的情況下，當(dāng)總線上的信息滿足報(bào)文驗(yàn)收的接收條件，無論該信息是數(shù)據(jù)幀還是遠(yuǎn)程幀，都會(huì)將信息存放在接收緩沖區(qū)，并產(chǎn)生接收中斷。CPU就可以讀取接收緩沖區(qū)中的信息并保存，然后可以清空接收緩沖區(qū)，等待接收下一條信息。SJA1000的信息接收流程如圖3（b）所示。

　　SJA1000在PeliCAN模式下有兩種濾波方式：單濾波方式和雙濾波方式。當(dāng)驗(yàn)收屏蔽寄存器的某位為1時(shí)，驗(yàn)收代碼寄存器的相應(yīng)位“不起作用”，即信息標(biāo)識(shí)符相應(yīng)位無論是“0”還是“1”都會(huì)被接收；當(dāng)驗(yàn)收屏蔽寄存器的某位是0時(shí)，信息標(biāo)識(shí)符相應(yīng)位與驗(yàn)收代碼寄存器的相應(yīng)位必須一致，該信息才被接收。有關(guān)這兩種濾波方式的具體內(nèi)容請(qǐng)參見相關(guān)手冊或論文。eCAN的驗(yàn)收條件比SJA1000相對(duì)復(fù)雜。當(dāng)郵箱標(biāo)識(shí)符寄存器中的AME位為0時(shí)，LAM將不起到作用，此時(shí)只有標(biāo)識(shí)符與郵箱的標(biāo)識(shí)符完全一樣的信息才被郵箱接收或者存儲(chǔ)；當(dāng)AME為1時(shí)，eCAN將使用LAM，此時(shí)對(duì)信息的接收情況與SJA1000的單濾波方式相似，只接收符合條件的信息。

此外，eCAN與SJA1000在對(duì)遠(yuǎn)程幀的處理上也有較大的差別。eCAN處理遠(yuǎn)程幀時(shí)分為兩種情況：向其他節(jié)點(diǎn)請(qǐng)求數(shù)據(jù)和自動(dòng)應(yīng)答遠(yuǎn)程幀。這兩種情況必須將報(bào)文控制寄存器中RTR位置“1”。要向其他節(jié)點(diǎn)請(qǐng)求數(shù)據(jù)，必須將某郵箱配置成接收郵箱，寫入標(biāo)識(shí)符，使能該郵箱，將CANTRS相應(yīng)的位置“1”，就向總線上發(fā)送了一個(gè)遠(yuǎn)程幀。eCAN會(huì)將對(duì)方的應(yīng)答信息存在這個(gè)郵箱（這得保證沒有相同ID的其他接收郵箱）。自動(dòng)應(yīng)答遠(yuǎn)程幀時(shí)，郵箱配置成發(fā)送郵箱，且郵箱標(biāo)識(shí)符寄存器中的AAM位必須置“1”，寫入需要發(fā)送的數(shù)據(jù)。當(dāng)該郵箱接收到其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送來的遠(yuǎn)程幀時(shí)，CANTRS中的相應(yīng)位自動(dòng)置位，將報(bào)文發(fā)送到總線上。而SJA1000接收到1幀信息后，根據(jù)RTR位來判斷是否是遠(yuǎn)程幀，如果是遠(yuǎn)程幀，則根據(jù)制定的通信協(xié)議對(duì)該遠(yuǎn)程幀作出相應(yīng)的回答，不能自動(dòng)應(yīng)答遠(yuǎn)程幀。

結(jié)語

　　eCAN和SJA1000都是功能十分強(qiáng)大的CAN總線控制器，都有各自的優(yōu)點(diǎn)，可以應(yīng)用在不同的場合。雖然它們在CAN總線通信中具體操作上有較大的差別，但其基本思路是一致的。在軟件編程上大致可分為初始化、信息發(fā)送和信息接收三個(gè)基本模塊，再加上總線睡眠與喚醒處理、總線出錯(cuò)處理和總線超載處理等功能模塊，就可以構(gòu)成一個(gè)比較完整的CAN總線通信軟件。隨著CAN總線技術(shù)的推廣，eCAN和SJA1000都將有不錯(cuò)的表現(xiàn)。