基于SJA1000的CAN通信

郭丹丹楊瀛陸（.鄭州同源電力設計有限公司，河南 鄭州 450000；.北京軒宇空間科技有限公司，北京 00085）

基于SJA1000的CAN通信

郭丹丹1楊瀛陸2
（1.鄭州同源電力設計有限公司，河南 鄭州 450000；2.北京軒宇空間科技有限公司，北京 100085）

本文介紹了CAN總線的概念，給出了SJA1000控制器的基本功能，原理框圖，描述了軟件設計的流程，分為初始化、發(fā)送和接收流程，給出了上位機測試軟件界面，總結(jié)SJA1000是很好的CAN通訊控制器。

CAN；SJA1000控制器；硬件設計框圖

1 CAN總線概述

CAN總線（Controller Area Network）是眾多現(xiàn)場通信總線的一種，它屬于串行數(shù)據(jù)通訊總線。CAN網(wǎng)絡最大通訊距離為10km（5kbps），通訊速率可配置最高可達1Mbps（40m）。

2 SJA1000獨立控制器簡介

CAN總線器件有兩種：一種是獨立CAN控制器；另外一種是片上微控制器的總線控制器。SJA1000CAN控制器屬于獨立的CAN控制器，因為它支持CAN2.0B規(guī)約，軟件和硬件都兼容之前的同類型芯片PCA82C200，技術(shù)相對比較成熟，并能應用在汽車和工業(yè)環(huán)境下，因此應用的范圍比較廣泛。SJA1000的主要特性為：

（1）硬件的外特性與CAN總線控制器PCA82C200兼容；（2）軟件操作和使用與PCA82C200兼容；（3）增加了擴展接收緩沖器；（4）在通信上支持CAN2.0B協(xié)議；（5）同時支持11位和29位標識符；（6）通訊速率1Mbits/s；（7）對于增強CAN模式的支持；（8）時鐘頻率可以支持到24MHz；（9）對于微處理器接口支持多種；（10）CAN輸出配置可編程；芯片的工作溫度范圍-40℃～+125℃。

3 硬件設計框圖

板卡集成了1片PCI9054總線接口芯片，它負責PCI總線接口的轉(zhuǎn)換；1片Cyclone III系列的FPGA（EP3C25F324），它負責輸出控制信號和初始化CAN控制器；4片CAN控制器（SJA1000），它負責并行數(shù)據(jù)總線到CAN總線協(xié)議的轉(zhuǎn)換；4片CAN總線接口控制器（PCA82C250），它負責TTL的CAN總線信號到符合ISO 11898標準的CAN總線信號的轉(zhuǎn)換；2片高速數(shù)字隔離器（ADuM1410），它實現(xiàn)CAN總線控制器的數(shù)字信號與CAN總線接口控制器的數(shù)字信號的隔離。另外，板卡還集成了電平轉(zhuǎn)換芯片（TXS0108EPWR）、隔離電源模塊、EEPROM（93LC56）配置芯片、Flash存儲器（EPCS16）、狀態(tài)指示燈和JTAG/AS下載座等。

表1

4 軟件設計

軟件設計思想：

CAN通信分為兩種模式：基本模式和擴展模式，擴展模式較為復雜，本文以基本模式為范例講述CAN的通信流程。

軟件從整體上分為：初始化，發(fā)送和接收三個部分。

注意一些寄存器只在PeliCAN 模式有效控制寄存器就僅在BasicCAN 模式里有效而且一些寄存器是只讀的或只寫的還有一些只能在復位模式中訪問。

4.1 初始化。SJA1000的初始化只有在復位模式下才可以進行。芯片的初始化包括工作方式的設定、芯片的接收屏蔽寄存器（AMR）設置和芯片的接收代碼寄存器（ACR）的設置、芯片的總線時序寄存器的設置、芯片的輸出模式寄存器和芯片的中斷寄存器的設置等。初始化設置完成，需要設定SJA1000芯片進入工作模式，然后就可以進行正常的通訊。芯片的初始化步驟如下：（1）關(guān)閉中斷，進入復位模式；（2）配置接收屏蔽寄存器（AMR）和配置接收代碼寄存器（ACR）；（3）配置波特率；（4）輸出寄存器的配置（建議選擇開開漏輸出）；（5）配置basican模式，關(guān)閉CLKOUT輸出；（6）打開數(shù)據(jù)溢出中斷、錯誤中斷、發(fā)送中斷和接收中斷（中斷寄存器）；（7）進入工作模式。

4.2 發(fā)送數(shù)據(jù)。發(fā)送數(shù)據(jù)的流程相對簡單主要是配置設備的ID，發(fā)送數(shù)據(jù)長度，然后把需要發(fā)送數(shù)據(jù)放到buffer即可，（表1為發(fā)送區(qū)列表）發(fā)送數(shù)據(jù)流程如下：（1）首先判斷上次發(fā)送數(shù)據(jù)是否完成；（2）判斷發(fā)送緩沖區(qū)是否鎖定；（3）如果數(shù)據(jù)發(fā)送完成并且發(fā)送緩沖區(qū)沒有鎖定；（4）啟動發(fā)送。

4.3 接收數(shù)據(jù)

（1）判斷中斷寄存器是否有接收中斷；（2）如果有接收中斷則判斷狀態(tài)寄存器是否有數(shù)據(jù)；（3）狀態(tài)寄存器中有數(shù)據(jù)那么判斷報文是否有效；（4）如果有效，那么從接收buffer中獲取接收數(shù)據(jù)的長度和數(shù)據(jù)屬于遠程幀還是數(shù)據(jù)幀，然后開始接收數(shù)據(jù)；（5）接收數(shù)據(jù)完成清buffer，以便下次接收數(shù)據(jù)。

結(jié)語

本文以使用SJA1000作為CAN通信的控制芯片進行數(shù)據(jù)發(fā)送和接收，在基本模式下滿足了通信的需要并且滿足了對于CAN通信參數(shù)的設置，在效率測試中可以實現(xiàn)1ms周期接收數(shù)據(jù)64小時不丟包。通過搭建的測試界面，不但大大地方便了通信的調(diào)試，而且驗證了邏輯功能以及驅(qū)動和動態(tài)庫的可靠性。

[1]郭發(fā)東.P89V51RD2與SJA1000實現(xiàn)CAN節(jié)點實例[J].山東科學，2006.

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