基于CAN總線的高壓開(kāi)關(guān)柜狀態(tài)監(jiān)測(cè)單元通訊模塊
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5通訊模塊的軟件實(shí)現(xiàn)
軟件是通訊模塊設(shè)計(jì)的核心，與一般使用高級(jí)語(yǔ)言編寫(xiě)的軟件不同的是嵌入式系統(tǒng)的軟件要和硬件直接打交道，是對(duì)硬件直接操作，因此對(duì)硬件要熟練掌握才能編寫(xiě)出實(shí)用的代碼。
SJA1000控制器寄存器數(shù)量眾多，幸運(yùn)的是許多文章對(duì)它們的用法都作了介紹，有的還給出了其具體的代碼，筆者只簡(jiǎn)單介紹一下驗(yàn)收濾波寄存器。使用驗(yàn)收濾波器，可以使監(jiān)測(cè)單元只接收需要的幀，屏蔽不需要的。這里的應(yīng)用是將驗(yàn)收濾波器配置成雙濾波方式，即控制器只接收目的地址與監(jiān)測(cè)單元地址相符的或者與監(jiān)測(cè)單元廣播地址相符的幀，從而節(jié)約監(jiān)測(cè)單元的資源。
下面即以監(jiān)測(cè)單元的發(fā)送為例，簡(jiǎn)述通訊模塊軟件的設(shè)計(jì)思路。當(dāng)監(jiān)測(cè)單元有數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)（如絕緣數(shù)據(jù)），可通過(guò)下列步驟完成發(fā)送的全過(guò)程：①將數(shù)據(jù)按應(yīng)用層報(bào)文的格式進(jìn)行封裝。②應(yīng)用層報(bào)文相對(duì)鏈路層來(lái)講是鏈路層的數(shù)據(jù)，在鏈路層把應(yīng)用層的報(bào)文按照SJA1000的CAN幀的格式進(jìn)行拆分。CAN每次只能傳送8個(gè)有效字節(jié)，在拆分時(shí)按照上文的標(biāo)識(shí)符定義，將報(bào)文拆成有序的CAN幀，這樣接受的一方就能按照標(biāo)識(shí)符將一系列屬于同一應(yīng)用層報(bào)文的幀進(jìn)行拆封。③把已拆分好的CAN幀按照標(biāo)識(shí)符定義的幀序數(shù)發(fā)送出去。發(fā)送一幀之前需要檢查SJA1000控制器狀態(tài)寄存器（SR）的狀態(tài)，這包括檢查控制器發(fā)送狀態(tài)，接收狀態(tài)以及發(fā)送緩沖器鎖定狀態(tài)，當(dāng)控制器處于空閑狀態(tài)（不在發(fā)送狀態(tài)、不在接收狀態(tài)并且發(fā)送緩沖器被釋放），就將需發(fā)送的幀寫(xiě)入發(fā)送緩沖區(qū)并啟動(dòng)發(fā)送。發(fā)送下一幀重復(fù)執(zhí)行以上過(guò)程即可。
接受過(guò)程執(zhí)行與發(fā)送過(guò)程相反的操作，可以簡(jiǎn)述為：接受CAN幀；拆封CAN幀為應(yīng)用層報(bào)文；解析報(bào)文得到數(shù)據(jù)。
6.CAN控制器異常情況的處理
SJA1000控制器在長(zhǎng)期工作中，由于內(nèi)在及外在的因素不可避免的會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤，從而使控制器不能正常工作。為了控制器能夠長(zhǎng)期正常工作，使控制器從錯(cuò)誤中恢復(fù)過(guò)來(lái)。控制器提供了相應(yīng)的寄存器來(lái)進(jìn)行錯(cuò)誤的分析和診斷，這包括接收（發(fā)送）錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器、錯(cuò)誤報(bào)警限制寄存器、錯(cuò)誤代碼捕捉寄存器、仲裁丟失捕捉寄存器以及狀態(tài)寄存器的幾位。同時(shí)中斷寄存器的幾位用來(lái)報(bào)告產(chǎn)生的錯(cuò)誤，由程序?qū)﹀e(cuò)誤進(jìn)行處理。這些寄存器具體的定義可參閱相關(guān)文獻(xiàn)。
在實(shí)際應(yīng)用時(shí)主要有兩種從錯(cuò)誤狀態(tài)恢復(fù)到正常工作狀態(tài)的方法。
?。?）有錯(cuò)誤發(fā)生時(shí)，在中斷服務(wù)程序里根據(jù)中斷寄存器（中斷方式，中斷使能寄存器除喚醒和接收中斷外均打開(kāi)）的各位的狀態(tài)，再結(jié)合相應(yīng)的寄存器即可以進(jìn)行分析和診斷了。例如出現(xiàn)應(yīng)答通道故障時(shí)則會(huì)產(chǎn)生總線錯(cuò)誤中斷，檢查錯(cuò)誤代碼捕捉寄存器，就可知道是產(chǎn)生了應(yīng)答通道故障。該方法的優(yōu)點(diǎn)是知道錯(cuò)誤具體是什么而采取對(duì)應(yīng)的措施，缺點(diǎn)是編程比較麻煩，對(duì)協(xié)議和控制器都要十分熟悉。
?。?）控制器一有錯(cuò)誤發(fā)生就重新初始化（中斷方式，中斷使能寄存器除喚醒和接收中斷外均打開(kāi)），讓控制器重新正常運(yùn)行，該方法優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單易行，缺點(diǎn)是沒(méi)有考慮到錯(cuò)誤發(fā)生的原因，不能作進(jìn)一步的分析和診斷。
為了簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，筆者采取的是后一種方案。
7.結(jié)語(yǔ)
?。?）CAN作為一種有效支持分布式通信的現(xiàn)場(chǎng)總線，具有高的可靠性和實(shí)時(shí)性，同時(shí)又有簡(jiǎn)單、易用以及性價(jià)比高的優(yōu)點(diǎn)，因此選擇CAN作為監(jiān)測(cè)單元通訊模塊的解決方案。
?。?）在研究分析CAN協(xié)議的基礎(chǔ)上，根據(jù)實(shí)際情況對(duì)CAN的標(biāo)識(shí)符作了定義，且制定了應(yīng)用層的協(xié)議，并給出了軟硬件的設(shè)計(jì)思路以及異常情況的處理方法。
?。?）在實(shí)驗(yàn)室的調(diào)試運(yùn)行表明，采用CAN總線作為高壓開(kāi)關(guān)柜監(jiān)測(cè)單元通訊模塊的解決方案取得了良好的效果。
評(píng)論