SAM4E單片機(jī)之旅——19、CAN間通信

時(shí)間：2018-08-31 15:00:01

關(guān)鍵字： sam4e 單片機(jī) can間通信

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[導(dǎo)讀]CAN協(xié)議具有良好的可靠性，在工業(yè)中應(yīng)用廣泛。這次就先熟悉CAN的基本功能。開發(fā)板有兩個CAN，每個CAN有8個信箱。這次內(nèi)容是從CAN0的信箱0發(fā)送數(shù)據(jù)到CAN1的信箱0。除本次使用的功能外，CAN還有遠(yuǎn)程幀、強(qiáng)大的錯誤處理

CAN協(xié)議具有良好的可靠性，在工業(yè)中應(yīng)用廣泛。這次就先熟悉CAN的基本功能。

開發(fā)板有兩個CAN，每個CAN有8個信箱。這次內(nèi)容是從CAN0的信箱0發(fā)送數(shù)據(jù)到CAN1的信箱0。

除本次使用的功能外，CAN還有遠(yuǎn)程幀、強(qiáng)大的錯誤處理功能。

一、電路

CAN總線上的邏輯數(shù)值是用顯性電平和隱性電平表示的?！帮@性”的意思是指在同時(shí)傳輸顯性電平和隱性電平時(shí)，總線上呈現(xiàn)的是顯性電平。顯性電平表示邏輯“0”，隱性電平表示邏輯“1”。

在使用CAN的過程中，需要使用一個CAN收發(fā)器進(jìn)行電平的轉(zhuǎn)換與解釋。開發(fā)板使用的CAN收發(fā)器為SN65HVD234，其接線如下圖所示：

其中CANTXx和CANRXx引腳可以復(fù)用為CAN的外設(shè)。而在使用該收發(fā)器時(shí)，需要將CANRXxEN驅(qū)動為高電平以啟用收發(fā)器的接收功能，將CANTXxRS驅(qū)動求低電平以啟用發(fā)送功能。

在實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，需要將這兩個口（J13和J14）使用線纜連接起來。當(dāng)連接完成而未通電時(shí)，可以測得CANH和CANL是短路狀態(tài)的。

二、CAN網(wǎng)絡(luò)參數(shù)及波特率

假設(shè)MCK為96 MHz，需要設(shè)置的CAN波特率為1000 Kbps。

CAN的波特率的設(shè)置不是那么的直接。CAN定義了一個名為“原子時(shí)間（TQ）”的最小時(shí)間單位；然后把一個比特的傳輸過程分為若干階段（同步段、傳播時(shí)間段、相位緩沖端1、相位緩沖段2），每個階段的時(shí)間均是由TQ的數(shù)量表示。

SAM4中，時(shí)間TQ用“CAN系統(tǒng)時(shí)鐘（CSC）”表示。波特率相關(guān)的參數(shù)均通過CAN波特率寄存器（CAN_BR）設(shè)置。

TQ（CSC）設(shè)置。組成每個位時(shí)間的TQ數(shù)量的范圍為8—25。為取整，這里將數(shù)量選擇為16。所以CAN系統(tǒng)時(shí)鐘的頻率為CAN波特率的16倍，即16 MHz。再所以需要將MCK進(jìn)行6分頻。根據(jù)BRP字段的作用方法，需要將BRP字段設(shè)置為5。

同時(shí)，可以計(jì)算出每個TQ的長度為62.5 ns。

同步段固定為1 TQ。

傳播時(shí)間端PROP_SEG需要根據(jù)硬件相關(guān)的信息確定，用于吸收網(wǎng)絡(luò)的物理（發(fā)送單元、總線、接收單元）延遲。該段的時(shí)間需要為總物理延遲的2倍。在芯片手冊的示例中，該延遲為190 ns。所以該段的時(shí)長需要設(shè)置為380 ns，即約6 TQ。將PROPAG字段設(shè)置為5即可達(dá)到目的。

剩下的16-1-6=9 TQ，均用與相位緩沖段。在Atmel的CAN中，需要2 TQ確定總線的電平。因?yàn)椴蓸狱c(diǎn)位于相位緩沖段2的起始，所以它的長度不能少于2 TQ。這里使兩個階段盡量等長，所以讓相位緩沖段1設(shè)置為4 TQ，段2設(shè)置為5 TQ。將PHASE1和PHASE2分別設(shè)置為3和4即可。

再補(bǔ)償寬度。最小可配置為1 TQ，最多可配置為相位緩沖段1和4 TQ間的較小值。這里配置為4 TQ。將SJW段設(shè)置為3即可。

具體設(shè)置代碼如下：

三、CAN初始化

GPIO及PMC設(shè)置。注意將PE1和PE3驅(qū)動為高電平，PE0和PE2驅(qū)動為低電平。

網(wǎng)絡(luò)參數(shù)設(shè)置。在啟用CAN之前，需要設(shè)置好網(wǎng)絡(luò)參數(shù)。

啟用CAN。CAN使能后，需要和總線進(jìn)行同步。在連續(xù)檢測到11個隱性位時(shí)，CAN進(jìn)入喚醒狀態(tài)，且WAKEUP位置位：

1234CAN0->CAN_MR = CAN_MR_CANEN;CAN1->CAN_MR = CAN_MR_CANEN;while( ((CAN0->CAN_SR & CAN_SR_WAKEUP) == 0)|| ((CAN1->CAN_SR & CAN_SR_WAKEUP) == 0) );

信箱設(shè)置。通過設(shè)置CAN_MMR的MOT字段即可設(shè)置信箱的類型。由于這個設(shè)置是立即生效的，所以在設(shè)置這個字段時(shí)，需要先（或同時(shí)）完成其他相關(guān)信息的設(shè)置。同時(shí)，在修改設(shè)置時(shí)，應(yīng)該先關(guān)閉信箱。

發(fā)送信箱需要先設(shè)置好的只有優(yōu)先級：

123#define TX_MB (CAN0->CAN_MB + 0)TX_MB->CAN_MMR = CAN_MMR_PRIOR(0)| CAN_MMR_MOT_MB_TX;

接收信箱需要先設(shè)置好ID相關(guān)的信息。簡單起見，這里只使用標(biāo)準(zhǔn)格式的幀，即只指定MIDvA部分，同時(shí)MIDE位指定為0（默認(rèn)）。由于符合接收條件的ID設(shè)置為1個，即需要比較接收ID所有的位，所以將CAN_MAM的MIDvA字段全部置1。

12345#define RX_MB (CAN1->CAN_MB + 0)#define CAN_COMM_ID 5RX_MB->CAN_MID = CAN_MID_MIDvA(CAN_COMM_ID);RX_MB->CAN_MAM = CAN_MAM_MIDvA(~(uint32_t)0);RX_MB->CAN_MMR = CAN_MMR_MOT_MB_RX;

四、數(shù)據(jù)傳輸

通過UART讀取一個數(shù)字：

12intnum;scanf("%d", &num);

通過信箱發(fā)送數(shù)據(jù)。

假設(shè)int為4字節(jié)，則通過CAN_MDL即可表示所需信息。發(fā)送時(shí)，在確定信箱可用后，需要指定好信息ID。然后向CAN_MCR寫入信息長度（用byte表示），同時(shí)寫入MTCR位以開始發(fā)送操作。最后，在發(fā)送完成后，CAN_MSR的MRDY位重新置位。

123456789// 等待信箱可用while(!(TX_MB->CAN_MSR & CAN_MSR_MRDY));TX_MB->CAN_MID = CAN_MID_MIDvA(CAN_COMM_ID); // IDTX_MB->CAN_MDL = num; // 低4字節(jié)數(shù)據(jù)TX_MB->CAN_MCR = CAN_MCR_MDLC(4) // 數(shù)據(jù)長度| CAN_MCR_MTCR; // 開始嘗試發(fā)送printf("-I- Sending message from TX mailbox...rn");// 等待發(fā)送完成while(!(TX_MB->CAN_MSR & CAN_MSR_MRDY));

通過信箱接收數(shù)據(jù)。

通過查詢CAN_MSR的MRDY位可以確定是否接收到了數(shù)據(jù)，然后在CAN_MSR的MDLC字段可以確定信息長度。在完成數(shù)據(jù)接收后，需要向CAN_MCR寫入MTCR字段以完成本次接收，從而開始下一次信息接收工作。

123456789101112// 等待信息接收完成while(!(RX_MB->CAN_MSR & CAN_MSR_MRDY));// 檢查信息長度constintrec_len =(RX_MB->CAN_MSR & CAN_MSR_MDLC_Msk) >> CAN_MSR_MDLC_Pos;if(rec_len == 4) {// 讀取信息并打印printf("-I- Data read from RX mailbox: %d rn",(int)RX_MB->CAN_MDL);}// 開始下一次接收RX_MB->CAN_MCR =