基于DSPIC30F4011單片機(jī)的CAN總線通信設(shè)計

     0 引言

　　CAN (CONtroller Area Network) 即控制器局域網(wǎng)絡(luò)， 屬于工業(yè)現(xiàn)場總線的范疇。與一般的通信總線相比， CAN總線的數(shù)據(jù)通信具有突出的可靠性、實時性和靈活性。事實上， 由于其良好的性能及獨(dú)特的設(shè)計， CAN總線越來越受到人們的重視。同時， 由于CAN總線本身的特點(diǎn)， 其應(yīng)用范圍目前已不再局限于汽車行業(yè)， 而且向著自動控制、航空航天、航海、過程工業(yè)、機(jī)械工業(yè)、紡織機(jī)械、農(nóng)用機(jī)械、機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床、醫(yī)療器械及傳感器等領(lǐng)域發(fā)展。為此， 本文給出了利用兩片DSPIC30F4011， 并用雙絞線將兩單片機(jī)的CAN模塊連接起來組成一個CAN總線， 而兩單片機(jī)相當(dāng)于CAN總線上的兩個結(jié)點(diǎn)， 再編寫程序?qū)崿F(xiàn)兩單片機(jī)之間簡單通信的方法。

　　1 DSPIC30F4011簡介

　　DSPIC30F4011 是Microc hip 公司新推出的DSPIC30F系列16位單片機(jī)。它是一種具有單片機(jī)和DSP綜合功能的16位CPU， 該器件不但保留了單片機(jī)的基本性能、豐富的外圍模塊， 同時還兼具DSP的高速運(yùn)算能力。DSPIC30F4011單片機(jī)上集成的CAN模塊， 使其能夠與其它CAN模塊或數(shù)字信號控制器進(jìn)行通信， 其上的CAN模塊是一串行接口， 此接口的設(shè)計允許在噪聲環(huán)境下進(jìn)行通信， 同時它也是一個通信控制器， 可以實現(xiàn)BOSCH 規(guī)范中定義的CAN 2.0 A/B 協(xié)議， 該模塊也支持該協(xié)議的CAN 1.2、CAN2.0A、CAN 2.0BPassive 以及CAN2.0B AcTIve等版本。

　　2 CAN總線實現(xiàn)方案

　　本文介紹的系統(tǒng)中的每個節(jié)點(diǎn)都由單片機(jī)、CAN控制器、MCP2551收發(fā)器組成。單片機(jī)主要用于系統(tǒng)的計算及信息處理等功能； CAN控制器主要用于系統(tǒng)的通信； MCP2551收發(fā)器主要用于增強(qiáng)系統(tǒng)的驅(qū)動能力。系統(tǒng)的發(fā)送過程是首先由單片機(jī)對外圍設(shè)備或其他節(jié)點(diǎn)傳送過來的信息進(jìn)行處理， 按CAN規(guī)范規(guī)定的格式將其寫入CAN控制器的發(fā)送緩沖器， 并啟動發(fā)送命令， 再把數(shù)據(jù)發(fā)送到CAN總線上； 而其接收過程則是CAN控制器從CAN總線上自動接收數(shù)據(jù)， 并經(jīng)過過濾后存入CAN接收緩沖器， 且向單片機(jī)發(fā)出中斷請求，此時單片機(jī)可從CAN的接收緩沖器讀取要接收的數(shù)據(jù)。圖1所示是CAN總線通信的簡單示意圖。

圖1 CAN總線通信示意圖

　　3 CAN總線通信程序設(shè)計

　　在程序設(shè)計時， 可把一端作為發(fā)送數(shù)據(jù)端，另一端作為數(shù)據(jù)接收端。信息從CAN模塊發(fā)送到CAN總線通常是由CAN模塊自動完成的。發(fā)送程序只需把發(fā)送的信息幀送到CAN的發(fā)送緩沖區(qū)，然后啟動發(fā)送命令即可。發(fā)送程序可采用查詢方式。作為發(fā)送端， 也可對其發(fā)送緩沖寄存器進(jìn)行賦值， 以作為發(fā)送的信息， 具體方法如下：

　　C1TX0B1 = 0x5555;

　　C1TX0B2 = 0x5555;

　　C1TX0B3 = 0x5555;

　　C1TX0B4 = 0x5501;

　　之后應(yīng)將這些數(shù)據(jù)發(fā)送到CAN總線上， 并將報文發(fā)送優(yōu)先級設(shè)成最高級， 以便于數(shù)據(jù)發(fā)送。

　　信息從CAN總線到CAN接收緩沖區(qū)也是由CAN控制器自動完成的。接收程序只需從接收緩沖區(qū)讀取要接收的信息即可。接收程序同樣可采用查詢方式。接收緩沖器會*總線是否有進(jìn)入的報文， 如發(fā)現(xiàn)總線上有報文， 即接收報文。接收端程序中可定義四個變量， 并把接收緩沖寄存器的值賦予變量， 通過變量值的變化來判斷接收端是否從總線上接收到了報文。

　　兩端CAN模塊寄存器的配置必須匹配， 否則兩者將無法進(jìn)行通信。其具體配置方法如下：

　　C1TX0CON = 0x0003;

　　C1TX0SID = 0x0020;

　　C1TX0DLC = 0x01c0;

　　C1RX0CON = 0x0000;

　　C1RX0DLC = 0x0008;

　　C1RXF0SID = 0x0020;

　　C1RXM0SID = 0xffff;

　　C1CFG1 = 0x00ff;

　　C1CFG2 = 0x07ff;

　　在寄存器設(shè)置完成之后， 系統(tǒng)將進(jìn)入正常工作模式。

　　4 測試結(jié)果分析

　　當(dāng)兩個單片機(jī)用雙絞線連接好之后， 即可在兩臺計算機(jī)上同時運(yùn)行程序。當(dāng)程序運(yùn)行一段時間后， 就可對運(yùn)行結(jié)果進(jìn)行分析。分析時， 可先對發(fā)送端進(jìn)行分析， 圖2所示是其寄存器的測試值列表。

圖2 寄存器值列表

　　從圖2可知， 發(fā)送端的接收緩沖寄存器的值與發(fā)送緩沖寄存器的值相等， 說明發(fā)送端的CAN模塊在*到總線上有報文時也接收了報文， 這正好符合CAN總線協(xié)議。

　　利用圖3所示的測試變量值可從接收端進(jìn)行分析。

圖3 測試變量值列表

　　由圖3可知， 接收端變量的值與發(fā)送端賦予發(fā)送緩沖寄存器的值相等， 這也就是說， 接收端的接收緩沖器接收到了總線上的報文， 證明本CAN總線通信設(shè)計成功。

　　5 結(jié)束語

　　本文基于DSPIC30F4011的CAN總線特性， 通過在兩個DSPIC30F4011之間進(jìn)行雙絞線連接， 實現(xiàn)了兩個單片機(jī)之間的CAN總線數(shù)據(jù)通信， 該方法具有實現(xiàn)簡單， 方便， 實時性好， 方便靈活等優(yōu)點(diǎn)。可以為需要使用CAN總線通信的應(yīng)用提供一個參考。