LPC2000系列32位ARM微控制器內嵌的CAN總線驗收濾波器應用

CAN(Controller Area NetWork)總線，即控制器局域網總線，是由德國Bosch公司于1982年開發(fā)和推出的最早用于汽車內部測量與執(zhí)行部件之間的數據通信協議。在20多年的歷史中，CAN總線在許多領域得到了應用，是到目前為止唯一有國際標準的現場總線。

CAN現場總線按照國際標準化組織ISO提出的開放系統(tǒng)互聯(OSI)參考模式，實現其中的物理層、數據鏈路層和應用層。CAN控制器用來實現CAN總線協議。CAN控制器芯片分為兩類：一類是獨立的控制器芯片，如SJA1000；另一類是和微控制器做在一起，如Philips公司的LPC2000系列32位ARM微控制器。兩類控制器都提供了報文標識過濾的驗收濾波器。但獨立CAN控制器的驗收濾 波器只能對規(guī)律性較強的報文標識符(Identifier，簡稱ID)進行篩選過濾，或是對個數較少的ID進行任意篩選，難以實現更加復雜的任意ID篩 選。Philips公司的LPC2000系列32位ARM微控制器內嵌的驗收濾波器為CAN控制器提供了全局的標識符查詢功能，能實現復雜的報文ID過 濾，而且可以大大減輕微控制器的負擔。

1驗收濾波器的特點和功能

1.1驗收濾波器的特點
LPC2000 系列ARM微控制器是采用ARM7TDMI-S內核的32位嵌入式微處理器，內嵌2路或4路CAN控制器和驗收濾波器。驗收濾波器為CAN控制器提供全局 的報文標識過濾功能。它包含一個512×32(2 KB)的RAM，在這2 KB的RAM中可以設置1～5個報文標識符表，形成一個查找表LUT(LookUp Table)。整個查找表可以容納1 024個標準標識符或512個擴展標識符，或兩種混合類型的標識符。5個可能的標識符表格包括FullCAN的標準標識符表和獨立標準標識符表、標準標識 符范圍表、獨立擴展標識符表以及擴展標識符范圍表。這5個表格不是必須同時存在，可以根據需要裁減。如果一個表格的起始地址等于下一個表格的起始地址或表 格終止寄存器的數值，則該表格為空，在處理中將被忽略。

1.2驗收濾波器的功能
LPC2000系列ARM微控制器的CAN 驗收濾波器有2種工作模式：一種是一般模式；另一種被稱為FullCAN模式。在一般模式下，當CAN控制器的接收端收到一個完整的標識符時，它將通 知接收驗收濾波器。驗收濾波器響應這個信號，讀出CAN控制器編號和標識符大小(標準標識符11位或擴展標識符29位)；然后搜索LUT，查找匹配的標識 符。如果找到匹配的標識符，則通知CAN控制器將接收的報文放入CAN控制器接收緩沖中；否則，放棄接收到的這一幀信息。其工作流程如圖1所示。

2驗收濾波器的驅動程序開發(fā)

2.1 驗收濾波器寄存器描述

以LPC2292為例說明其驗收濾波 器驅動程序的開發(fā)。在LPC2292中內嵌2路CAN控制器，它的驗收濾波器寄存器如表1所列。注意：這里的起始地址是以驗收濾波器RAM的起始地址為基 本地址的偏移。如在一般模式下，SFF_sa=O表示獨立標準幀標識符的起始地址位于0xE0038000處。

一個表格的大小由其前后2個 表格起始地址寄存器的差值決定。例如，SFF_GRP_sa-SFF_sa為獨立標準幀標識符查找表格大小。若其值為0，即 SFF_GRP_sa=SFF_sa，則獨立標準幀標識符查找表格大小為0，在查找時此表格將被忽略。查找表結束寄存器ENDofTable代表查找表結 束地址，ENDofTable-EFF_GRP_sa為擴展幀組標識符查找表大小。驗收濾波器寄存器AFMR控制其工作模式，具體定義如表2所列。

2.2查找表中標識符格式

①FullCAN的標準標識符表和獨立標準標識符表。

要注意的是，每個FullCAN的標準標識符表和獨立標準標識符表都必須按升序排列，即標識符1大于標識符O；否則，在AF中將引起表格錯誤而使接收過濾失敗。表格格式如下：

②標準標識符范圍表。標識符上邊界和下邊界(包括上下邊界)之間的ID為允許通過ID。表格格式如下：

③獨立擴展標識符表。1個獨立擴展標識符占1個字，而且需要按升序排列。表格格式如下：

④擴展標識符范圍表。它總是成對出現，占用2個字，因此合法的表格必須以偶數個字出現，而且必須按升序排列。表格格式如下：

2.3驗收濾波器驅動程序的設計

根據以上說明，就可以設計驗收濾波器的驅動程序了。以LPC2292為例來說明如何設計驅動程序。

假 定獨立標準標識符有ID0和ID1兩個，依次按升序排列，組標準幀標識符范圍為ID2～ID3(ID2ID3)；獨立擴展幀標識符有ID4和 ID5兩個，升序排列，組擴展幀標識符范圍為ID6～ID7(ID6ID7)。限于篇幅，這里只以少量ID為例。標準和擴展的獨立ID的個數可以 增減；標準和擴展的幀ID范圍組個數也可根據需要增減，比如可以有2個或2個以上的標準幀ID范圍組。

3 結論

LPC2000系列ARM微控制器的CAN驗收濾波器能夠有效地屏蔽總線上不允許通過的報文，大大減輕了CPU的負擔，在以CAN總線為通信網絡的應用中發(fā)揮了很大的作用。