CAN控制器芯PPT課件

1、CAN控制器芯 第四章第四章 CANCAN網(wǎng)絡(luò)控制器及其相關(guān)芯片網(wǎng)絡(luò)控制器及其相關(guān)芯片 nCANCAN總線收發(fā)器總線收發(fā)器PCA82C250/PCA82C251PCA82C250/PCA82C251 n獨立的控制芯片獨立的控制芯片SJA1000SJA1000及其使用及其使用 n帶有帶有CANCAN接口芯片的接口芯片的DSP2407DSP2407及其使用及其使用 CAN控制器芯 CANCAN總線收發(fā)器總線收發(fā)器 PCA82C250/PCA82C251PCA82C250/PCA82C251 nPCA82C250/251是CAN協(xié)議控制器和物理總線的接口。 此器件對總線提供差動發(fā)送能力，對CAN控制

2、器提供差 動接收能力。又稱為總線驅(qū)動器。 nPCA82C251有更高的擊穿電壓，而且在隱性狀態(tài)小拉電 流更小，在掉電情況小總線的輸出特性有一定改善 CAN控制器芯 收發(fā)器主要特性收發(fā)器主要特性 n完全符合完全符合ISO11898ISO11898標準；標準； n高速率（最高達高速率（最高達1Mbps1Mbps）；）； n具有抗汽車環(huán)境中的瞬間干擾，保護總線能力；具有抗汽車環(huán)境中的瞬間干擾，保護總線能力； n斜率控制，降低射頻干擾（斜率控制，降低射頻干擾（RFIRFI）；）； n差分接收器，抗寬范圍的共模干擾，抗電磁干擾（差分接收器，抗寬范圍的共模干擾，抗電磁干擾（EMIEMI） n熱保護；熱保護

3、； n防止電池和地之間的發(fā)生短路；防止電池和地之間的發(fā)生短路； n低電流待機模式；低電流待機模式； n未上電的節(jié)點對總線無影響；未上電的節(jié)點對總線無影響； n可連接可連接110110個節(jié)點。個節(jié)點。 CAN控制器芯 PCA82C250PCA82C250功能框圖功能框圖 接收器 保護電路 斜率 /等待 驅(qū)動器 基準電 壓 CAN控制器芯 硬件結(jié)構(gòu)硬件結(jié)構(gòu) 符號管腳 功能描述 TXD1 發(fā)送數(shù)據(jù)輸入 GND2 地 VCC3 電源電壓 RXD4 接收數(shù)據(jù)輸出 Vref5 參考電壓輸出 CANL6 低電平CAN電壓輸入/輸出 CANH7 高電平CAN電壓輸入/輸出 RS8 斜率電阻輸入 PCA82C2

4、50 PCA82C250管腳圖管腳圖 CAN控制器芯 工作模式工作模式 n高速模式高速模式 n管腳8接地。在高速工作模式下，發(fā)送器輸出級晶體管將以盡 可能快的速度打開、關(guān)閉。在這種模式下，不采取任何措施 用于限制上升斜率和下降斜率。建議使用屏蔽電纜以避免射 頻干擾RFI問題。 n斜率控制模式斜率控制模式 n對于較低速度或較短總線長度，可使用非屏蔽雙絞線或平行 線作為總線。為降低射頻干擾RFI，應(yīng)限制上升斜率和下降斜 率。上升斜率和下降斜率可通過由管腳8接至地的連接電阻進 行控制。斜率正比于管腳8的電流輸出。 CAN控制器芯 工作模式工作模式 n準備模式準備模式 n管腳8如果接至高電平，則電路進

5、入低電流 待機模式。在這種模式下，發(fā)送器被關(guān)閉， 而接收器轉(zhuǎn)至低電流。 CAN控制器芯 管腳管腳RSRS選擇的三種不同工作模式選擇的三種不同工作模式 在在RSRS管腳上強制條件管腳上強制條件 模式模式管腳上電壓和電流管腳上電壓和電流 VRS0.75VCCVRS0.75VCC待機模式待機模式IRS|10A|IRS|10A| 10AIRS10AIRS200A200A斜率控制模式斜率控制模式 0.3VCCVRS0.6VCC0.3VCCVRS0.6VCC VRS0.3VCCVRS0.3VCC高速模式高速模式IRSIRS500A500A CAN控制器芯 獨立的控制芯片獨立的控制芯片SJA1000SJA1

6、000及其使用及其使用 nSJA1000是一個獨立的CAN控制器，它在汽車和普通的 工業(yè)應(yīng)用上有先進的特征。由于它和PCA82C200在硬件 和軟件都兼容，因此它將會替代PCA82C200，SJA1000 有一系列先進的功能，適合于多種應(yīng)用特別在系統(tǒng)優(yōu) 化診斷和維護方面非常重要。 CAN控制器芯 操作模式操作模式 nBasicCAN模式模式 n和PCA82C200兼容。BasicCAN模式是上電后默認的 操作模式，因此用PCA82C200開發(fā)的已有硬件和軟 件，可以直接在SJA1000上使用而不用作任何修改。 nPeliCAN模式模式 n是新的操作模式。它能夠處理所有CAN2.0B規(guī)范的 幀類

7、型。而且它還提供一些增強功能，使SJA1000 能應(yīng)用于更寬的領(lǐng)域。 工作模式通過時鐘分頻寄 存器中的CAN模式位來選擇，復(fù)位時默認模式是 Basic CAN模式。 CAN控制器芯 SJA1000SJA1000控制器結(jié)構(gòu)圖控制器結(jié)構(gòu)圖 n由主控制器進 行管理控制、 將欲收發(fā)的信 息（報文）， 轉(zhuǎn)換為CAN規(guī) 范的CAN幀， 通過CAN收發(fā) 器，在CAN BUS上交換信 息。 CAN BUS CAN 核 心 模 塊 發(fā) 送 緩 沖 器 接口 管理 邏輯 接 收 FI FO 驗收 濾波 器 主 控 制器 CAN收 發(fā) 器 CAN控制器芯 SJA1000SJA1000控制器結(jié)構(gòu)控制器結(jié)構(gòu) nCANC

8、AN核心模塊核心模塊 n根據(jù)CAN規(guī)范控制CAN幀的發(fā)送和接收。收到一個報 文時，CAN核心模塊將串行位流轉(zhuǎn)換成用于的并行 數(shù)據(jù)，發(fā)送一個報文時則相反。 n 接口管理邏輯接口管理邏輯 n用于連接外部主控制器。外部可以是微型控制器或 任何其他器件，SJA1000通過復(fù)用的地址/數(shù)據(jù)總線， 與主控制器聯(lián)系。 CAN控制器芯 SJA1000SJA1000控制器結(jié)構(gòu)控制器結(jié)構(gòu) n發(fā)送緩沖器發(fā)送緩沖器 n用于存儲一個完整的擴展的或標準的報文。當(dāng)主控制器初始發(fā)送時， 接口管理邏輯會使CAN核心模塊從發(fā)送緩沖器讀CAN報文。 n驗收濾波器驗收濾波器 n通過這個可編程的濾波器能確定主控制器要接收哪些報文。 n

9、 接收接收FIFOFIFO n用于存儲所有收到的報文，儲存報文的多少由工作模式?jīng)Q定，最多 能存儲32個報文。因為數(shù)據(jù)超載可能性被大大降低，這使用戶能更 靈活地指定中斷服務(wù)和中斷優(yōu)先級。 CAN控制器芯 SJA1000SJA1000的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及功能的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及功能 CAN控制器芯 SJA1000SJA1000的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及功能的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及功能 n接口管理邏輯（接口管理邏輯（IMLIML） n接口管理邏輯解釋來自CPU 的命令，控制CAN 寄存 器的尋址，向主控制器提供中斷信息和狀態(tài)信息。 由8位并行地址/數(shù)據(jù)總線和片選、讀、寫、時鐘、 使能等控制信號線與主控制CPU相連接。 n發(fā)送緩沖器（發(fā)送緩沖

10、器（TXBTXB） n發(fā)送緩沖器是CPU 和BSP（位流處理器）之間的接 口，能夠存儲發(fā)送到CAN網(wǎng)絡(luò)上的完整信息，緩沖 器長13個字節(jié)，由CPU 寫入、BSP 讀出。 CAN控制器芯 SJA1000SJA1000的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及功能的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及功能 n接收緩沖器（接收緩沖器（RXBRXB，RXFIFORXFIFO） n 接收緩沖器是驗收濾波器和CPU之間的接口，用來 儲存從CAN 總線上接收的信息，接收緩沖器（RXB， 13個字節(jié)）作為接收FIFO（RXFIFO，長64個字節(jié)） 的一個窗口，可被CPU訪問，CPU在此FIFO的支持下 可以在處理信息的時候接收其它信息。 n驗收濾波器（驗收濾波器（

11、ACFACF） n驗收濾波器把它其中的數(shù)據(jù)和接收的識別碼的內(nèi)容 相比較，以決定是否接收信息。在純粹的接收測試 中，所有的信息都保存在RXFIFO中。 CAN控制器芯 SJA1000SJA1000的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及功能的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及功能 n位流處理器（位流處理器（BSPBSP） n位流處理器是一個在發(fā)送緩沖器、RXFIFO 和CAN 總線之間， 控制數(shù)據(jù)流的程序裝置，它還在CAN 總線上執(zhí)行錯誤檢測、 仲裁填充和錯誤處理。 n位時序邏輯（位時序邏輯（BTLBTL） n 位時序邏輯監(jiān)視串口的CAN總線和處理與總線有關(guān)的位時序。 它在信息開頭的總線傳輸時同步CAN 總線位流（硬同步）， 接收信息時再次同步下

12、一次傳送（軟同步）BTL 還提供了可 編程的間段來補償傳播延遲時間、相位轉(zhuǎn)換（例如：由于振 蕩漂移）和定義采樣點和一位時間內(nèi)的采樣次數(shù)。 n錯誤管理邏輯（錯誤管理邏輯（EMLEML） nEML負責(zé)傳送層模塊的錯誤管制。它接收BSP 的出錯報告。通 知BSP 和IML 進行錯誤統(tǒng)計。 CAN控制器芯 SJA1000SJA1000控制器引腳控制器引腳 SJA1000 DIP28SJA1000 DIP28引腳圖引腳圖 SJA1000 控制器有 DIP28（塑質(zhì)雙列直插 封裝）和SO28（塑質(zhì)小 型外線封裝）兩種形式 CAN控制器芯 SJA1000SJA1000引腳排列與引腳功能表引腳排列與引腳功能表

13、 符號符號 引腳引腳說明說明 AD7-AD0 2，1，28- 23 多路地址多路地址/數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線 ALE/AS3ALE輸入信號輸入信號Intel模式模式AS輸入信號輸入信號Motorola模式模式 /CS4片選輸入低電平允許訪問片選輸入低電平允許訪問SJA1000 /RD/E5 微控制器（微控制器（CPU）的）的/RD信號信號Intel模式或模式或E使能信號使能信號Motorola模模 式式 /WR6 微控制器（微控制器（CPU）的）的/WR信號信號Intel模式或模式或RD/WR信號信號 Motorola模式模式 CLKOUT7 SJA1000產(chǎn)生的提供給微控制器（產(chǎn)生的提供給微控制器

14、（CPU）的時鐘輸出信號時鐘信）的時鐘輸出信號時鐘信 號來源于內(nèi)部振蕩器且通過編程驅(qū)動時鐘控制寄存器的時鐘關(guān)閉號來源于內(nèi)部振蕩器且通過編程驅(qū)動時鐘控制寄存器的時鐘關(guān)閉 位可禁止該引腳位可禁止該引腳 VSS18接地接地 XTAL19輸入到振蕩器放大電路外部振蕩信號由此輸入注輸入到振蕩器放大電路外部振蕩信號由此輸入注1 XTAL210振蕩放大電路輸出使用外部振蕩信號時左開路輸出注振蕩放大電路輸出使用外部振蕩信號時左開路輸出注1 MODE11模式選擇輸入模式選擇輸入1=Intel模式模式0=Motorola模式模式 CAN控制器芯 VDD312輸出驅(qū)動的輸出驅(qū)動的5V電壓源電壓源 TX013從從CA

15、N輸出驅(qū)動器輸出驅(qū)動器0輸出到物理線路上輸出到物理線路上 TX114從從CAN輸出驅(qū)動器輸出驅(qū)動器1輸出到物理線路上輸出到物理線路上 VSS315輸出驅(qū)動器接地輸出驅(qū)動器接地 /INT16 中斷輸出用于中斷微控制器（中斷輸出用于中斷微控制器（CPU）/INT在內(nèi)部中斷寄存器在內(nèi)部中斷寄存器 各位都被置位時低電平有效各位都被置位時低電平有效/INT是開漏輸出且與系統(tǒng)中是開漏輸出且與系統(tǒng)中 的其它的其它/INT是線或的此引腳上的低電平可以把是線或的此引腳上的低電平可以把IC從睡眠從睡眠 模式中激活模式中激活 /RST17如如C=1F；R=50k VDD218輸入比較器的輸入比較器的5V電壓源電壓源

16、 RX0，RX119，20 從物理的從物理的CAN總線輸入到總線輸入到SJA1000的輸入比較器；支配控制的輸入比較器；支配控制 電平將會喚醒電平將會喚醒SJA1000的睡眠模式；如果的睡眠模式；如果RX1比比RX0的的 電平高，就讀支配控制電平，反之讀弱勢電平，如果時鐘電平高，就讀支配控制電平，反之讀弱勢電平，如果時鐘 分頻寄存器的分頻寄存器的CBP位被置位就旁路位被置位就旁路CAN輸入比較器以減少輸入比較器以減少 內(nèi)部延時（此時連有外部收發(fā)電路）這種情況下只有內(nèi)部延時（此時連有外部收發(fā)電路）這種情況下只有RX0 是激活的；弱勢電平被認為是高，而支配電平被認為是低。是激活的；弱勢電平被認為是

17、高，而支配電平被認為是低。 VSS221輸入比較器的接地端輸入比較器的接地端 VDD122邏輯電路的邏輯電路的5V電壓源電壓源 CAN控制器芯 SJA1000SJA1000的特征的特征 n與與PCA82C200PCA82C200完全兼容的功能。完全兼容的功能。 n靈活的微處理器接口-允許接口大多數(shù)微型處理 器或微型控制器。 n可編程的CAN輸出驅(qū)動器-對各種物理層的分界 面。 nCAN位頻率高達1Mbit/s-SJA1000覆蓋了位頻率 的所有范圍，包括高速應(yīng)用 CAN控制器芯 SJA1000SJA1000的特征的特征 n改良的改良的PCA82C200PCA82C200功能功能 nCAN2.0

18、B(passive)-SJA1000的CAN2.0B passive 特征允許CAN控制器接收有29位標識符的報文。 n64個字節(jié)接收FIFO-接收FIFO，可以存儲高達21 個報文，這延長了最大中斷服務(wù)時間，避免了數(shù)據(jù) 超載。 n24MHz時鐘頻率-微處理器的訪問更快和CAN的位 定時選擇更多。 n接收比較器旁路-減少內(nèi)部延遲，由于改進的位 定時編程，使CAN總線長度更長。 CAN控制器芯 SJA1000SJA1000的特征的特征 nPeliCANPeliCAN模式的增強功能模式的增強功能 nCAN2.0B active-CAN2.0B active支持帶有29位 標識符的網(wǎng)絡(luò)擴展應(yīng)用。 n

19、發(fā)送緩沖器-有11位或29位標識符的報文的單報 文發(fā)送緩沖器。 n增強的驗收濾波器-兩個驗收濾波器模式，支 持11位和29位標識符的濾波。 n可讀的錯誤計數(shù)器、可編程的出錯警告界限、錯誤 代碼捕捉寄存器、出錯中斷-支持錯誤分析， 在原型階段和在正常操作期間可用于：診斷、系統(tǒng) 維護、系統(tǒng)優(yōu)化。 CAN控制器芯 SJA1000SJA1000的特征的特征 nPeliCANPeliCAN模式的增強功能模式的增強功能 n仲裁丟失捕捉中斷-支持系統(tǒng)優(yōu)化包括報文延遲 時間的分析。 n單次發(fā)送-使軟件命令最小化和允許快速重載發(fā) 送緩沖器。 n僅聽模式-SJA1000能夠作為一個認可的CAN監(jiān)控 器操作，可以分

20、析CAN總線通信或進行自動位速率 檢測。 n自測試模式-支持全部CAN節(jié)點的功能自測試或 在一個系統(tǒng)內(nèi)的自接收。 CAN控制器芯 BasicCANBasicCAN模式模式 SJA1000是一種I/O設(shè)備基于內(nèi)存編址的微控制器， 與其它控制器（CPU）之間的操作是通過象RAM一樣 的片內(nèi)寄存器讀寫來實現(xiàn)的。 微處理 器 （CPU） CAN 收發(fā)器 控制寄存器 SJA1000 CAN控制器 命令寄存器 狀態(tài)寄存器 中斷寄存器 驗收代碼寄存器 驗收屏蔽寄存器 . . CAN BUS CAN控制器芯 BasicCANBasicCAN模式模式 n復(fù)位模式復(fù)位模式 n當(dāng)硬件復(fù)位或控制器掉線總線狀態(tài)位時會自

21、 動進入復(fù)位模式。 n工作模式工作模式 n是通過置位控制寄存器的復(fù)位請求位激活的 CAN控制器芯 段段CANCAN地址地址寄存器名稱（符號）寄存器名稱（符號） 控制控制 0 0控制寄存器控制寄存器 1 1命令寄存器命令寄存器 2 2狀態(tài)寄存器狀態(tài)寄存器 3 3中斷寄存器中斷寄存器 4 4驗收代碼寄存器驗收代碼寄存器 5 5驗收屏蔽寄存器驗收屏蔽寄存器 6 6總線定時寄存器總線定時寄存器0 0 7 7總線定時寄存器總線定時寄存器1 8 8輸出控制寄存器輸出控制寄存器 9 9測試寄存器測試寄存器 發(fā)送緩沖器發(fā)送緩沖器 1010識別碼識別碼(ID10-3)(ID10-3) 1111識別碼識別碼ID2

22、-0)+RTRID2-0)+RTR和和DLCDLC 12-1912-19數(shù)據(jù)字數(shù)據(jù)字1-1-節(jié)節(jié)8 8 接收緩沖器接收緩沖器 2020識別碼識別碼(ID10-3ID10-3) 2121識別碼識別碼ID2-0)+RTRID2-0)+RTR和和DLCDLC 22-2922-29數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)據(jù)字節(jié)1-81-8 3030 3131時鐘分頻器時鐘分頻器 BasicCAN BasicCAN 地址表地址表 CAN控制器芯 波特率設(shè)定波特率設(shè)定 n總線定時寄存器總線定時寄存器0 0 n定義了波特率預(yù)設(shè)值（BRP）和同步跳轉(zhuǎn)寬度（SJW）的值。 復(fù)位模式有效時這個寄存器是可以被訪問（讀/寫）的。在 BasicCAN模式中總是FFH。波特率預(yù)設(shè)值（BRP） CAN系統(tǒng)時 鐘tSCL的周期是可編程的，而且決定了相應(yīng)的位時序。CAN系 統(tǒng)時鐘由如下公式計算： tSCL=2tCLK(32BRP.5+16BRP.4+8BRP.3+4BRP.2+ 2BRP.1+BRP.0+1) 這里tCLK=XTAL的頻率周期=1/fXTAL CAN控制器芯 波特率設(shè)定波特率設(shè)定 n同步跳轉(zhuǎn)寬度同步跳轉(zhuǎn)寬度(SJW)(SJW) n