摘要：介紹CAN控制器SJA1000的特點、內部結構以及SJA1000的寄存器結構及地址分配；CAN協議通信格式。并以獨立CAN控制器SJA1000為例，結合CAN協議說明了一種通用型CAN總線的開發(fā)與設計。
關鍵詞：CAN總線索SJA1000單片機
1 SJA1000簡介
SJA1000是PHILIPS公司早期CAN控制器PCA82C200的替代品，功能更強，具有如下特點：
①完全兼容PCA82C200及其工作模式，即BASIC CAN模式；
②具有擴展的接收緩沖器，64字節(jié)的FIFO結構；
③支持CAN2.0B；
④支持11位和29位識別碼；
⑤位速率可達1Mbit/s；
⑥支持peliCAN模式及其擴展功能；
⑦24MHz的時鐘頻率；
⑧支持與不同微處理器的接口；
⑨可編程的CAN輸出驅動配置；
⑩增強了溫度范圍(-40℃~+125℃)。
2 SJA1000內部結構
SJA1000的內部結構如圖1所示，主要由接口管理邏輯IML、信息緩沖器(含發(fā)送緩沖器TXB和接收緩沖器RXFIFO)、位流處理器BSP、接收過濾器ASP、位時序處理邏輯BTL、錯誤管理邏輯EML、內部振蕩器及復位電路等構成。IML接收來自CPU的命令，控制CAN寄存器的尋址并向主控器提供中斷信息及狀態(tài)信息。CPU的控制經IML把要發(fā)送的數據寫入TXB，TXB中的數據由BSP處理后經BTL輸出到CAN BUS。BTL始終監(jiān)視CAN BUS，當檢測到有效的信息頭"隱性電平－控制電平"的轉換時啟動接收過程，接收的信息首先要由位流處理器BSP處理，并由ASP過濾，只有當接收的信息的識別碼與ASP檢驗相符時，接收信息才最終被寫入RXB或RXFIFO中。RXFIFO最多可以緩存64字節(jié)的數據，該數據可被CPU讀取。EML負責傳送層中調制器的錯誤管制，它接收BSP的出錯報告，促使BSP和IML進行錯誤統(tǒng)計。
3 SJA1000的寄存器結構及地址分配
表1是工作在BASIC CAN模式下的SJA1000的寄存器結構及地址分配表。CAN控制器工作模式的設定、數據的發(fā)送和接收等都是通過這些寄存器來實現的。時鐘分頻寄存器OCR用于設定SJA1000工作于BASIC CAN還是PeliCAN，還用于CLKOUT引腳輸出時鐘頻率的設定，在上電初始化控制器時必須首先設定；在工作模式下，控制寄存器CR用于控制CAN控制器的行為，可讀可寫；命令寄存器CMR只能寫；狀態(tài)寄存器SR只能讀；而IR、ACR、AMR、BTR0、BTR1、OCR在工作模式下讀寫無意義。通常，在系統(tǒng)初始化時，先使CR．0=1，SJA1000進入復位模式。在此模式下IR、ACR、AMR、BTR0、BTR1及OCR均可讀可寫，此時設置相應的初值。當退出復位模式時，SJA1000即按復位時設定的相應情況工作于工作模式，除非再次使芯片復位，否則上次設定的值不變。當需要發(fā)送信息時，若發(fā)送緩沖器空閑，由CPU控制信息寫入TXB，再由CMR控制發(fā)送；當接收緩沖器RXFIFO未滿且接收信息通過了ASP，則接收到的信息被寫入RXFIFO。可通過兩種方法讀取接收到的信息。一種方法是，在中斷被使能的情況下，由SJA1000向CPU發(fā)中斷信號，CPU通過SR及IR可以識別該中斷，并讀取數據釋放接收緩沖器；另一種方法是直接讀取SR，查詢RXFIFO的狀態(tài)，當有信息接收時，讀取該信息并釋放接收緩沖器。當接收緩沖器中有多條信息時，當前的信息被讀取后，接收緩沖器有效信號會再次有效，通過中斷方式或查詢方式可以再次讀取信息，直到RXFIFO中的信息被全部讀出為止。當RXFIFO已滿，如還有信息被接收，此接收信息不被保存，且發(fā)出相應的緩沖器溢出信號供CPU讀取處理。
5.3 軟件設計
該系統(tǒng)的軟件設計分為兩方面：(1)PC機軟件設計，可以用VC++、VB，也可以使用工控軟件完成。如只用于監(jiān)視系統(tǒng)，設計的重點在于PC機與節(jié)點之間的通信。(2)節(jié)點上CPU的軟件設計。不論是節(jié)點1、2或是其它底層節(jié)點，都要用到CAN通信，因此都要設置CAN控制器。其初始化的流程圖如圖5所示。
具體的例程如下：
MOV DPTR #CR ；控制寄存器CR的地址送DPTR
MOV A #01H
MOVX @DPTR A ；進入復位模式
MOV DPTR #CDR
MOV A #00H
MOVX @DPTR A ；選擇BASIC CAN模式、時鐘不輸出
MOV A #NODECODE
MOVX @DPTR A ；節(jié)點號NODECODE寫入ACR
MOVX DPTR #AMR
MOV A #00H
MOV @DPTR A ；AMR置為0，當且僅當RXID0=ACR時接收數據。
MOV DPTR #BTR0;設定總線時序寄存器BTR0，系統(tǒng)采用１２ＭＨｚ晶振
MOV A #85H ；分頻后總線時鐘頻率為2MHz
MOVX @DPTR A ；同步跳轉寬度為3tscl
MOV DPTR #BTR1 ；設定總線時序寄存器BTR1
MOV A #0B4H ；位同步時間為1個tscl 采樣開始位置TSEG1=5tscl
MOVX @DPTR A ;TSEG2=4tscl每一位時間10tscl(200kHz),每位采樣3次
MOV DPTR #OCR ；設置輸出控制寄存器
MOV A #1AH ；數據從TX0按正常輸出模式同極性輸出
MOV @DPTR A ；TX1 不用
MOV DPTR #CR ；初始化完成，使控制器退出復位模式，進入工作模式工作。
MOV A #06H
MOV @DPTR A
該初始化程序使SJA1000工作在 BASIC CAN模式下，CAN總線位速率為200kHz。根據總線傳輸的距離不同速度可以調整。為提高其抗干擾性能，還可以在SJA1000與CAN總線收發(fā)器之間加光隔。各節(jié)點CPU的其它軟件設計應視節(jié)點的功能而定，不再贅述。
該系統(tǒng)用于城市區(qū)域交通中心信息采集及處理，已取得很好效果。由于傳輸距離較遠，設定速率為10kHz，但可靠性較強，系統(tǒng)成本低廉。
CAN總線以其優(yōu)良的性能使其應用方興未艾，以SJA1000為控制器構成各種CAN總線系統(tǒng)方便、簡單、成本低廉，這也是開發(fā)與應用其它CAN總線產品的基礎。
參考文獻
1 鄔寬明．CAN總線原理和應用系統(tǒng)設計． 北京：北京航空航天大學，2001．3
2 DATA SHEET SJA1000 CAN Stand-alone controller．PHILIPS Semiconductors 公司，2000.4
3 王東威，顧宏，洪義平．基于CAN總線的安全巡檢系統(tǒng)的信息采集及處理．電子產品世界， 2002(4)
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