基于AT90CAN128的CAN總線設(shè)計(jì)

4 集成CAN 控制器的高端8位AVR

上文提到， 電梯控制系統(tǒng)需要處理多路信息， 而且它們可能是具有不同傳輸速率的， 因此需要使用不同通道的CAN 總線控制器。對于控制系統(tǒng)， 必須具有可操作性， 考慮到要減輕主CPU 的負(fù)擔(dān)， 因此，設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的操作系統(tǒng)對主系統(tǒng)進(jìn)行操作， 而數(shù)據(jù)的交換方式就是采用CAN 總線傳輸， 此文中稱這個(gè)操作系統(tǒng)為副系統(tǒng)。副系統(tǒng)相對比較簡單， 其功能主要包括: ! 和主板進(jìn)行信息交換; ? 具有按鍵供輸入; # 具有顯示信息的顯示器。針對功能的需要和程序的體積， 選用了ATMEL公司近年力推的8位AVR控制器at90can128。

a t90can128是一種基于AVR 增強(qiáng)型R ISC結(jié)構(gòu)的低功耗CMOS 8位單片機(jī)。通過執(zhí)行一個(gè)單時(shí)鐘周期的高效指令， AT90CAN128每MH z能達(dá)1M IPS，這就可讓系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員將功率損耗與處理速度優(yōu)化。AVR內(nèi)核具有豐富的指令集并帶有32個(gè)通用目的工作寄存器。32 個(gè)寄存器全都直接連到運(yùn)算邏輯單元( ALU ) ， 允許兩個(gè)獨(dú)立的寄存器在一個(gè)時(shí)鐘周期執(zhí)行單個(gè)指令的方式訪問。其結(jié)果就是， 采用這種結(jié)構(gòu)的速度比常規(guī)的R ISC單片機(jī)快10倍的同時(shí)代碼效率更高。它除了擁有一般AVR 處理器的AD 模塊， SPI模塊外， 還集成CAN 控制器， 為搭建基于CAN 通信的系統(tǒng)提供了便利?？刂平Y(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 at90can128的CAN控制結(jié)構(gòu)。

對于復(fù)雜的CAN 通信協(xié)議， 在此不詳述， 以下就at90can128的CAN控制器使用作介紹。

a t90can128的CAN 控制器提供了所有有利于消息管理的硬件， 對于每個(gè)要發(fā)送或接收的信息都是通過一個(gè)叫做消息對象( message ob ject) 的東西來封裝起來的。在對模塊初始化的時(shí)候， 程序會指定哪些消息要發(fā)送， 哪些消息要接收， 只有那些約定好標(biāo)識符的消息才能被正確無誤地交換。另外， 對于接收到的遠(yuǎn)程幀， 控制器會進(jìn)行相應(yīng)的自動(dòng)回復(fù)。

所以在這種方式下， 相對于最原始的CAN 控制方式， CPU 的負(fù)擔(dān)大大減小了。用戶可以根據(jù)自身要求， 通過對相關(guān)寄存器進(jìn)行配置達(dá)到自己的要求。

而在發(fā)送消息之前， 必須初始化幾個(gè)字段:

其中IDT 是標(biāo)識符字段， IDE 是標(biāo)識符擴(kuò)展使能選擇， RTRTAG是遠(yuǎn)程傳輸請求， DLC 是數(shù)據(jù)長度代碼， RBnTAG 是保留字段( n = 0， 1) ， MSG 是指向相應(yīng)MOB的CAN 數(shù)據(jù)。當(dāng)MOB 的發(fā)送指令執(zhí)行后， MOB 就會準(zhǔn)備發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)或者是一個(gè)遠(yuǎn)程幀。接著， CAN 通道就會掃描各個(gè)MOB， 尋找到優(yōu)先級最高的MOB， 將其發(fā)送出去。當(dāng)傳送成功后，MOB 狀態(tài)寄存器CANSTMOB 中的TXOK 位就會置位。而最重要的是， 對于每一次新的數(shù)據(jù)傳輸都必須重新對相關(guān)寄存器初始化， 否則無法正常工作。

接收消息之前所要做的初始化步驟基本相同，只是多了IDMSK 和IDEMSK 標(biāo)識符掩碼的設(shè)置。

以下就給出基于AVR at90can128CAN 總線接口初始化以及發(fā)送、接收功能模塊的關(guān)鍵代碼及注解(見圖3)。

圖3 電梯系統(tǒng)主板與調(diào)試器之間的CAN通信。