can總線相關(guān)小知識

2.2.2.1SJA1000簡介
PHILIPS公司的PCA82C200是符合CAN2.0A協(xié)議的總線控制器，SJA1000是它的替代產(chǎn)品，它是應(yīng)用于汽車和一般工業(yè)環(huán)境的獨立CAN總線控制器。具有完成CAN通信協(xié)議所要求的全部特性。經(jīng)過簡單總線連接的SJA1000可完成CAN總線的物理和數(shù)據(jù)鏈路層的所有功能。其硬件與軟件設(shè)計和PCA82C200的基本CAN模式（BesicCAN）兼容。同時，新增加的增強CAN模式（PeliCAN）還可支持CAN2.0B協(xié)議。

●管腳及電氣特性與獨立CAN總線控制器PCA82C200兼容；
●軟件與PCA82C200兼容（缺省為基本CAN模式）；
●擴展接收緩沖器（64字節(jié)FIFO）；
●支持CAN2.0B協(xié)議；
●同時支持11位和29位標識符；
●位通訊速率為1Mbits/s;
●增強CAN模式（PeliCAN）; 7
●采用24MHz時鐘頻率；
●支持多種微處理器接口；
●可編程CAN輸出驅(qū)動配置；
●工作溫度范圍為-40～+125℃。

圖2-3 SJA1000引腳配置

SJA1000的功能框圖如表1所示，圖2-3是其引腳圖。SJA1000型獨立CAN總線控制器由以下幾部分構(gòu)成；
（1）接口管理邏輯：它接收來自微處理器的命令，控制CAN寄存器的地址，并為微處理器提供中斷和狀態(tài)信息。
（2）發(fā)送緩沖器：有13字節(jié)長。它位于CPU和位流處理器（BSP）之間，能存儲一條將在CAN總線上發(fā)送的完整的報文，報文由CPU寫入，由SBP讀出。
（3）接收緩沖器（RXB、RXFIFO）：它是CPU和接收濾波器之間的接口，用來存儲從CAN總線接收并通過了濾波的報文。接收緩沖器RXB是提供給CPU可訪問的13字節(jié)的窗口，這個窗口是屬于接收FIFO（RXFIFO）的一部分，共由64字節(jié)長。有了這個FIFO，可以在CPU處理一個報文的同時繼續(xù)接收其他到來的報文。
（4）接收濾波器：它把報文頭中的標識符和接收濾波寄存器中的內(nèi)容進行比較，以判斷文報文是否被接收。如果被接收，報文存入RXFIFO。
（5）位流處理器：它是一個控制發(fā)送緩沖器、RXFIFO并行數(shù)據(jù)和CAN總線（串行數(shù)據(jù)）之間數(shù)據(jù)的序列發(fā)生器，同時它也執(zhí)行錯誤檢測、仲裁、位填充和CAN總線錯誤處理功能。
（6）位定時邏輯不：它將SJA1000同步于CAN總線上的位流。
（7）錯誤管理邏輯：它按照CAN協(xié)議完成錯誤界定。
由于SJA1000與PCA82C2000兼容，因此SJA1000的缺省工作方式即基本CAN模式與82C200相同。下面介紹SJA1000工作在增強CAN模式（PeliCAN）下的寄存器配置。在初始化期間，芯片在復(fù)位模式（RESET MODE）時的寄存器配置如表1所列，在工作期間的運行模式（OPERATING MODE）下，部分寄存器的定義將有所更改，具體見表2。

表2 SJA1000寄存器配置（工作模式）

SJA1000的新增功能如下：
（1）支持CAN2.0B協(xié)議
SJA1000完全支持CAN2.0B協(xié)議，這意味著實現(xiàn)了擴展的振蕩器容差和處理擴展幀報文，在基本CAN方式中，僅可發(fā)送和接收標準幀報文（11位標識符），若檢測到CAN總線上的擴展幀報文（29位標識符），他們將允許，并在確認報文正確后給予應(yīng)答，但不會產(chǎn)生接收中斷。標識符作為報文的名稱將被用于接收器的驗收濾波過程中，同時在仲裁處理期間，也用來確定總線訪問的優(yōu)先權(quán)。標識符二進制數(shù)值愈低，其優(yōu)先權(quán)愈高。
（2）擴展的接收緩沖器
利用SJA1000可將原有的PAC82C200雙接收緩沖器被接收FIFO替代，并可用來存儲來自CAN總線上被接收和濾波的報文，作為CPU能訪問的一個FIFO的13字節(jié)窗口，接收FIFO總長度為64字節(jié)。通過FIFO，CPU可以在處理一個報文的同時接收其它報文。
（3）增強的錯誤處理能力
在增強CAN模式功能中，SJA1000為增強錯誤處理功能增加了一些新的特殊功能寄存器，包括：仲裁丟失捕捉寄存器（ALC），出錯碼捕捉寄存器（ECC），錯誤警告極限寄存器（EWLR），RX出錯計數(shù)寄存器（RXERR）和TX出錯計數(shù)寄存器（TXERR）等。借助于這些錯誤寄存器可以找到丟失仲裁位的位置，分析總線錯誤類型和位置，定義錯失仲裁位的位置，分析總線錯誤類型和位置，定義錯誤警告極限值以及記錄發(fā)送和接收時出現(xiàn)錯誤的個數(shù)等。
（4）增強的驗收濾波功能
SJA1000帶有驗收濾波器功能，它的作用是自動檢查報文中的標識符和數(shù)字節(jié)。通過設(shè)置濾波，與該總線節(jié)點不相關(guān)的一個報文或一組報文凈不被SJA1000所接收，這樣可以提高CPU的利用效率。在增強型CAN方式中，SJA1000還增加了單濾波方式和雙濾波方式，可以對標準幀和擴展幀實現(xiàn)更復(fù)雜的濾波功能

2.2.2.2基于SJA1000的控制電路設(shè)計
控制器SJA1000作為本接口電路中的控制部分，應(yīng)用本設(shè)計中，對于SJA1000和單片機的連接，引腳AD0~AD7是和89C51的輸出輸入腳P0.0～P0.7相接；SJA1000的片選信號腳/CS必須由微控制器的P2.7口控制否則這個片選輸入必須接到VSS 也可以通過地址解碼控制例如當?shù)刂?數(shù)據(jù)總線用于其他外圍器件，ALE對應(yīng)ALE，讀/寫輸入腳/WR、/RD，/INT和單片機的/INT0連接，由于在該系統(tǒng)中要用到相同的時鐘頻率，所以我們要時鐘信號引腳CLKOUT和單片機的XTAL1腳相連，達到頻率一致的目的；而在復(fù)位信號的處理，可以在看門狗外圍電路的RST信號輸出后再通過和非門電路的相連，很好的實現(xiàn)了電路的復(fù)位作用。而對于控制器的收發(fā)引腳TX0，TX1與RX0，RX1，在本系統(tǒng)中TX0、RX0可和收發(fā)器82C250的TXD、RXD接通。同時，在和CPU接口中SJA1000 支持對兩個著名的微型控制器系列的直接連接80C51 、68xx 。通過SJA1000 的MODE 引腳可選擇接口模式Intel 模式 MODE 高；Motorola 模式 MODE 低。在Intel 模式和Motorola 模式里地址/數(shù)據(jù)總線和讀/寫控制信號的連接。本設(shè)計中，正是使用Intel模式。對SJA1000的Vdd1～Vdd3電源輸入腳，外接上驅(qū)動+5V電壓；而Vss1～Vss3輸出接地。設(shè)計中，對SJA1000提供16Mkz的晶振。電路設(shè)計如下

圖2-4 SJA1000控制電路

2.2.3 CAN總線收發(fā)電路設(shè)計

2.2.3.1CAN總線收發(fā)器82C250介紹
82C250是CAN控制器與物理總線間的接口，可以提供對總線的差動發(fā)送和接收能力，與IS011898標準完全兼容，并具有抗汽車環(huán)境下的瞬間干擾、保護總線的能力。為了提高系統(tǒng)的可靠性和抗干擾能力，在CAN控制器和CAN收發(fā)器之間采用光耦6N137進行隔離
PCA82C250提供對物理總線的符合CAN電氣協(xié)議的差動發(fā)送和接收功能，另外，它具有的電流限制電路，還提供了對總線的進一步的保護功能。通過82C250與物理總線進行連接，可使總線支持多達110個節(jié)點的掛接。上圖給出PCA82C250的功能方框圖。對于CAN控制器及帶有CAN總線接口的器件，82C250并不是必須使用的器件，因為多數(shù)CAN控制器均具有配置靈活的收發(fā)接口并允許總線故障，只是驅(qū)動能力一般只允許20～30個節(jié)點連接在一條總線上。而82C250支持多達110個節(jié)點，并能以1Mbps的速率工作于惡劣電氣環(huán)境。

圖2-5 82C250引腳結(jié)構(gòu)

圖2-6 PCA82C250配置
82C250有8個管腳，其封裝形式在本設(shè)計中采用DIP形式，各引腳功能如表3：

表3 82C250引腳功能說明

表4 82C250真值
從表4中可看出，CAN總線驅(qū)動器82C250和RS485驅(qū)動器的主要區(qū)別在于傳輸信號的電平上。RS485驅(qū)動器的兩個輸出端分別向總線發(fā)送一對相異的電平，即一端為高電平，另一端則為低電平。而82C250輸出端的電平不是相異的，在CANH端，它的兩個狀態(tài)是高電平和懸浮狀態(tài)；而在CANL端，它的兩個狀態(tài)則分別為低電平和懸浮狀態(tài)，這樣一來即使多個節(jié)點同時向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送數(shù)據(jù)，也不會像RS485那樣發(fā)生短路現(xiàn)象。