LPC2000系列32位ARM微控制器內(nèi)嵌的CAN總線驗(yàn)收濾波器應(yīng)用

CAN(Controller Area NetWork)總線，即控制器局域網(wǎng)總線，是由德國(guó)Bosch公司于1982年開發(fā)和推出的最早用于汽車內(nèi)部測(cè)量與執(zhí)行部件之間的數(shù)據(jù)通信協(xié)議。在20多年的歷史中，CAN總線在許多領(lǐng)域得到了應(yīng)用，是到目前為止唯一有國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場(chǎng)總線。

CAN現(xiàn)場(chǎng)總線按照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO提出的開放系統(tǒng)互聯(lián)(OSI)參考模式，實(shí)現(xiàn)其中的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層。CAN控制器用來實(shí)現(xiàn)CAN總線協(xié)議。CAN控制器芯片分為兩類：一類是獨(dú)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(bào)文標(biāo)識(shí)過濾的驗(yàn)收濾波器。但獨(dú)立CAN控制器的驗(yàn)收濾 波器只能對(duì)規(guī)律性較強(qiáng)的報(bào)文標(biāo)識(shí)符(Identifier，簡(jiǎn)稱ID)進(jìn)行篩選過濾，或是對(duì)個(gè)數(shù)較少的ID進(jìn)行任意篩選，難以實(shí)現(xiàn)更加復(fù)雜的任意ID篩 選。Philips公司的LPC2000系列32位ARM微控制器內(nèi)嵌的驗(yàn)收濾波器為CAN控制器提供了全局的標(biāo)識(shí)符查詢功能，能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的報(bào)文ID過 濾，而且可以大大減輕微控制器的負(fù)擔(dān)。

1驗(yàn)收濾波器的特點(diǎn)和功能

1.1驗(yàn)收濾波器的特點(diǎn)
LPC2000 系列ARM微控制器是采用ARM7TDMI-S內(nèi)核的32位嵌入式微處理器，內(nèi)嵌2路或4路CAN控制器和驗(yàn)收濾波器。驗(yàn)收濾波器為CAN控制器提供全局 的報(bào)文標(biāo)識(shí)過濾功能。它包含一個(gè)512×32(2 KB)的RAM，在這2 KB的RAM中可以設(shè)置1～5個(gè)報(bào)文標(biāo)識(shí)符表，形成一個(gè)查找表LUT(LookUp Table)。整個(gè)查找表可以容納1 024個(gè)標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)識(shí)符或512個(gè)擴(kuò)展標(biāo)識(shí)符，或兩種混合類型的標(biāo)識(shí)符。5個(gè)可能的標(biāo)識(shí)符表格包括FullCAN的標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)識(shí)符表和獨(dú)立標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)識(shí)符表、標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)識(shí) 符范圍表、獨(dú)立擴(kuò)展標(biāo)識(shí)符表以及擴(kuò)展標(biāo)識(shí)符范圍表。這5個(gè)表格不是必須同時(shí)存在，可以根據(jù)需要裁減。如果一個(gè)表格的起始地址等于下一個(gè)表格的起始地址或表 格終止寄存器的數(shù)值，則該表格為空，在處理中將被忽略。

1.2驗(yàn)收濾波器的功能
LPC2000系列ARM微控制器的CAN 驗(yàn)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(dāng)CAN控制器的接收端收到一個(gè)完整的標(biāo)識(shí)符時(shí)，它將通 知接收驗(yàn)收濾波器。驗(yàn)收濾波器響應(yīng)這個(gè)信號(hào)，讀出CAN控制器編號(hào)和標(biāo)識(shí)符大小(標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)識(shí)符11位或擴(kuò)展標(biāo)識(shí)符29位)；然后搜索LUT，查找匹配的標(biāo)識(shí) 符。如果找到匹配的標(biāo)識(shí)符，則通知CAN控制器將接收的報(bào)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(yàn)收濾波器的驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)

2.1 驗(yàn)收濾波器寄存器描述

以LPC2292為例說明其驗(yàn)收濾波 器驅(qū)動(dòng)程序的開發(fā)。在LPC2292中內(nèi)嵌2路CAN控制器，它的驗(yàn)收濾波器寄存器如表1所列。注意：這里的起始地址是以驗(yàn)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(dú)立標(biāo)準(zhǔn)幀標(biāo)識(shí)符的起始地址位于0xE0038000處。

一個(gè)表格的大小由其前后2個(gè) 表格起始地址寄存器的差值決定。例如，SFF_GRP_sa-SFF_sa為獨(dú)立標(biāo)準(zhǔn)幀標(biāo)識(shí)符查找表格大小。若其值為0，即 SFF_GRP_sa=SFF_sa，則獨(dú)立標(biāo)準(zhǔn)幀標(biāo)識(shí)符查找表格大小為0，在查找時(shí)此表格將被忽略。查找表結(jié)束寄存器ENDofTable代表查找表結(jié) 束地址，ENDofTable-EFF_GRP_sa為擴(kuò)展幀組標(biāo)識(shí)符查找表大小。驗(yàn)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(biāo)識(shí)符格式

①FullCAN的標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)識(shí)符表和獨(dú)立標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)識(shí)符表。

要注意的是，每個(gè)FullCAN的標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)識(shí)符表和獨(dú)立標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)識(shí)符表都必須按升序排列，即標(biāo)識(shí)符1大于標(biāo)識(shí)符O；否則，在AF中將引起表格錯(cuò)誤而使接收過濾失敗。表格格式如下：

②標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)識(shí)符范圍表。標(biāo)識(shí)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(dú)立擴(kuò)展標(biāo)識(shí)符表。1個(gè)獨(dú)立擴(kuò)展標(biāo)識(shí)符占1個(gè)字，而且需要按升序排列。表格格式如下：

④擴(kuò)展標(biāo)識(shí)符范圍表。它總是成對(duì)出現(xiàn)，占用2個(gè)字，因此合法的表格必須以偶數(shù)個(gè)字出現(xiàn)，而且必須按升序排列。表格格式如下：

2.3驗(yàn)收濾波器驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)

根據(jù)以上說明，就可以設(shè)計(jì)驗(yàn)收濾波器的驅(qū)動(dòng)程序了。以LPC2292為例來說明如何設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)程序。

假 定獨(dú)立標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)識(shí)符有ID0和ID1兩個(gè)，依次按升序排列，組標(biāo)準(zhǔn)幀標(biāo)識(shí)符范圍為ID2～I(xiàn)D3(ID2ID3)；獨(dú)立擴(kuò)展幀標(biāo)識(shí)符有ID4和 ID5兩個(gè)，升序排列，組擴(kuò)展幀標(biāo)識(shí)符范圍為ID6～I(xiàn)D7(ID6ID7)。限于篇幅，這里只以少量ID為例。標(biāo)準(zhǔn)和擴(kuò)展的獨(dú)立ID的個(gè)數(shù)可以 增減；標(biāo)準(zhǔn)和擴(kuò)展的幀ID范圍組個(gè)數(shù)也可根據(jù)需要增減，比如可以有2個(gè)或2個(gè)以上的標(biāo)準(zhǔn)幀ID范圍組。

3 結(jié)論

LPC2000系列ARM微控制器的CAN驗(yàn)收濾波器能夠有效地屏蔽總線上不允許通過的報(bào)文，大大減輕了CPU的負(fù)擔(dān)，在以CAN總線為通信網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用中發(fā)揮了很大的作用。