CAN控制器SJA1000及其應(yīng)用
摘要:介紹CAN控制器SJA1000的特點(diǎn)、內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及SJA1000的寄存器結(jié)構(gòu)及地址分配;CAN協(xié)議通信格式。并以獨(dú)立CAN控制器SJA1000為例,結(jié)合CAN協(xié)議說明了一種通用型CAN總線的開發(fā)與設(shè)計(jì)。
本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/149260.htm關(guān)鍵詞:CAN總線索SJA1000單片機(jī)
1 SJA1000簡(jiǎn)介
SJA1000是PHILIPS公司早期CAN控制器PCA82C200的替代品,功能更強(qiáng),具有如下特點(diǎn):
①完全兼容PCA82C200及其工作模式,即BASIC CAN模式;
②具有擴(kuò)展的接收緩沖器,64字節(jié)的FIFO結(jié)構(gòu);
③支持CAN2.0B;
④支持11位和29位識(shí)別碼;
⑤位速率可達(dá)1Mbit/s;
⑥支持peliCAN模式及其擴(kuò)展功能;
⑦24MHz的時(shí)鐘頻率;
⑧支持與不同微處理器的接口;
⑨可編程的CAN輸出驅(qū)動(dòng)配置;
⑩增強(qiáng)了溫度范圍(-40℃~+125℃)。
2 SJA1000內(nèi)部結(jié)構(gòu)
SJA1000的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示,主要由接口管理邏輯IML、信息緩沖器(含發(fā)送緩沖器TXB和接收緩沖器RXFIFO)、位流處理器BSP、接收過濾器ASP、位時(shí)序處理邏輯BTL、錯(cuò)誤管理邏輯EML、內(nèi)部振蕩器及復(fù)位電路等構(gòu)成。IML接收來自CPU的命令,控制CAN寄存器的尋址并向主控器提供中斷信息及狀態(tài)信息。CPU的控制經(jīng)IML把要發(fā)送的數(shù)據(jù)寫入TXB,TXB中的數(shù)據(jù)由BSP處理后經(jīng)BTL輸出到CAN BUS。BTL始終監(jiān)視CAN BUS,當(dāng)檢測(cè)到有效的信息頭隱性電平-控制電平的轉(zhuǎn)換時(shí)啟動(dòng)接收過程,接收的信息首先要由位流處理器BSP處理,并由ASP過濾,只有當(dāng)接收的信息的識(shí)別碼與ASP檢驗(yàn)相符時(shí),接收信息才最終被寫入RXB或RXFIFO中。RXFIFO最多可以緩存64字節(jié)的數(shù)據(jù),該數(shù)據(jù)可被CPU讀取。EML負(fù)責(zé)傳送層中調(diào)制器的錯(cuò)誤管制,它接收BSP的出錯(cuò)報(bào)告,促使BSP和IML進(jìn)行錯(cuò)誤統(tǒng)計(jì)。
3 SJA1000的寄存器結(jié)構(gòu)及地址分配
表1是工作在BASIC CAN模式下的SJA1000的寄存器結(jié)構(gòu)及地址分配表。CAN控制器工作模式的設(shè)定、數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收等都是通過這些寄存器來實(shí)現(xiàn)的。時(shí)鐘分頻寄存器OCR用于設(shè)定SJA1000工作于BASIC CAN還是PeliCAN,還用于CLKOUT引腳輸出時(shí)鐘頻率的設(shè)定,在上電初始化控制器時(shí)必須首先設(shè)定;在工作模式下,控制寄存器CR用于控制CAN控制器的行為,可讀可寫;命令寄存器CMR只能寫;狀態(tài)寄存器SR只能讀;而IR、ACR、AMR、BTR0、BTR1、OCR在工作模式下讀寫無(wú)意義。通常,在系統(tǒng)初始化時(shí),先使CR.0=1,SJA1000進(jìn)入復(fù)位模式。在此模式下IR、ACR、AMR、BTR0、BTR1及OCR均可讀可寫,此時(shí)設(shè)置相應(yīng)的初值。當(dāng)退出復(fù)位模式時(shí),SJA1000即按復(fù)位時(shí)設(shè)定的相應(yīng)情況工作于工作模式,除非再次使芯片復(fù)位,否則上次設(shè)定的值不變。當(dāng)需要發(fā)送信息時(shí),若發(fā)送緩沖器空閑,由CPU控制信息寫入TXB,再由CMR控制發(fā)送;當(dāng)接收緩沖器RXFIFO未滿且接收信息通過了ASP,則接收到的信息被寫入RXFIFO。可通過兩種方法讀取接收到的信息。一種方法是,在中斷被使能的情況下,由SJA1000向CPU發(fā)中斷信號(hào),CPU通過SR及IR可以識(shí)別該中斷,并讀取數(shù)據(jù)釋放接收緩沖器;另一種方法是直接讀取SR,查詢RXFIFO的狀態(tài),當(dāng)有信息接收時(shí),讀取該信息并釋放接收緩沖器。當(dāng)接收緩沖器中有多條信息時(shí),當(dāng)前的信息被讀取后,接收緩沖器有效信號(hào)會(huì)再次有效,通過中斷方式或查詢方式可以再次讀取信息,直到RXFIFO中的信息被全部讀出為止。當(dāng)RXFIFO已滿,如還有信息被接收,此接收信息不被保存,且發(fā)出相應(yīng)的緩沖器溢出信號(hào)供CPU讀取處理。
5.3 軟件設(shè)計(jì)
該系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)分為兩方面:(1)PC機(jī)軟件設(shè)計(jì),可以用VC++、VB,也可以使用工控軟件完成。如只用于監(jiān)視系統(tǒng),設(shè)計(jì)的重點(diǎn)在于PC機(jī)與節(jié)點(diǎn)之間的通信。(2)節(jié)點(diǎn)上CPU的軟件設(shè)計(jì)。不論是節(jié)點(diǎn)1、2或是其它底層節(jié)點(diǎn),都要用到CAN通信,因此都要設(shè)置CAN控制器。其初始化的流程圖如圖5所示。
具體的例程如下:
MOV DPTR #CR ;控制寄存器CR的地址送DPTR
MOV A #01H
MOVX @DPTR A ;進(jìn)入復(fù)位模式
MOV DPTR #CDR
MOV A #00H
MOVX @DPTR A ;選擇BASIC CAN模式、時(shí)鐘不輸出
MOV A #NODECODE
MOVX @DPTR A ;節(jié)點(diǎn)號(hào)NODECODE寫入ACR
MOVX DPTR #AMR
MOV A #00H
MOV @DPTR A ;AMR置為0,當(dāng)且僅當(dāng)RXID0=ACR時(shí)接收數(shù)據(jù)。
MOV DPTR #BTR0;設(shè)定總線時(shí)序寄存器BTR0,系統(tǒng)采用12MHz晶振
MOV A #85H ;分頻后總線時(shí)鐘頻率為2MHz
MOVX @DPTR A ;同步跳轉(zhuǎn)寬度為3tscl
MOV DPTR #BTR1 ;設(shè)定總線時(shí)序寄存器BTR1
MOV A #0B4H ;位同步時(shí)間為1個(gè)tscl 采樣開始位置TSEG1=5tscl
MOVX @DPTR A ;TSEG2=4tscl每一位時(shí)間10tscl(200kHz),每位采樣3次
MOV DPTR #OCR ;設(shè)置輸出控制寄存器
MOV A #1AH ;數(shù)據(jù)從TX0按正常輸出模式同極性輸出
MOV @DPTR A ;TX1 不用
MOV DPTR #CR ;初始化完成,使控制器退出復(fù)位模式,進(jìn)入工作模式工作。
MOV A #06H
MOV @DPTR A
該初始化程序使SJA1000工作在 BASIC CAN模式下,CAN總線位速率為200kHz。根據(jù)總線傳輸?shù)木嚯x不同速度可以調(diào)整。為提高其抗干擾性能,還可以在SJA1000與CAN總線收發(fā)器之間加光隔。各節(jié)點(diǎn)CPU的其它軟件設(shè)計(jì)應(yīng)視節(jié)點(diǎn)的功能而定,不再贅述。
該系統(tǒng)用于城市區(qū)域交通中心信息采集及處理,已取得很好效果。由于傳輸距離較遠(yuǎn),設(shè)定速率為10kHz,但可靠性較強(qiáng),系統(tǒng)成本低廉。
CAN總線以其優(yōu)良的性能使其應(yīng)用方興未艾,以SJA1000為控制器構(gòu)成各種CAN總線系統(tǒng)方便、簡(jiǎn)單、成本低廉,這也是開發(fā)與應(yīng)用其它CAN總線產(chǎn)品的基礎(chǔ)。
參考文獻(xiàn)
1 鄔寬明.CAN總線原理和應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì). 北京:北京航空航天大學(xué),2001.3
2 DATA SHEET SJA1000 CAN Stand-alone controller.PHILIPS Semiconductors 公司,2000.4
3 王東威,顧宏,洪義平.基于CAN總線的安全巡檢系統(tǒng)的信息采集及處理.電子產(chǎn)品世界, 2002(4)
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