CAN總線的使用

1、.CAN 總線的使用1、硬件連接方式硬件電路如下圖所示：圖中， D1（ IL712 ）是磁隔離器件，其作用為了使各下井儀之間實(shí)現(xiàn)電氣隔離。各下井儀需要為 D1 提供兩組 5V 電源，圖中標(biāo)為 VCC1 和 VCC2。其中， VCC1 為儀器內(nèi)部數(shù)字電源，提供給單片機(jī) C8051F041 和其它數(shù)字電路； VCC2 是隔離電源，用于給 IL712 和 TJA1050 供電，電源電流應(yīng)大于 75mA。C1、C2 為兩組電源的濾波電容。 D1 的 2 腳與 C8051F041（圖中未畫(huà)）的 7 腳（CANTX ）直接連接， D1 的 3 腳與 C8051F041 的 6 腳（CANRX ）直接連接。

2、D2（ TJA1050）為 CAN 總線收發(fā)器，該器件應(yīng)用 VCC2 供電。 C3 為該器件的濾波電容。 D2 的輸出 CANH （ 6 腳）、CANL （ 7 腳）直接連接到下井儀的總線上。R1、 R2、 C4 為 CAN 總線終端匹配電阻的接法，這三個(gè)器件只需要在處在下井儀串上下兩端的儀器中需要。即：在某儀器中，如果CAN 總線是貫通線，則不能連接這三個(gè)器件，反之，如果在該儀器中，如果 CAN 總線不是貫通線，則需要連接這三個(gè)器件。輸出的 CANH 和 CANL 應(yīng)雙絞。.2、軟件使用方法編程者應(yīng)該熟悉以下兩本資料： C8051F040/1/2/3/4/5/6/7 混合信號(hào) ISP FLA

3、SH 微控制器數(shù)據(jù)手冊(cè) BoschsC_CAN Users Manual在下井儀中建議采用 C8051F041 或 C8051F040 單片機(jī)，該單片機(jī)內(nèi)部集成了 Bosch CAN 控制器。以下簡(jiǎn)要介紹 C8051F04x 單片機(jī)和 Bosch CAN 控制器及其軟件編程方法。2.1 C8041F04x 單片機(jī) SFR 的分頁(yè)機(jī)制C8051F04x 系列 MCU 對(duì) CIP 51 內(nèi)核和外設(shè)有幾項(xiàng)關(guān)鍵性的改進(jìn)， 提高了整體性能。其中與編程密切相關(guān)的一點(diǎn)是使用了 SFR（特殊功能寄存器） 分頁(yè)機(jī)制，允許器件將很多 SFR 映射到 0X80 0XFF 這個(gè)存儲(chǔ)器空間。C8051F04x 器件使用

4、了 5 個(gè) SFR 頁(yè)： 0、1、2、3 和 F。使用特殊功能寄存器頁(yè)選擇寄存器 SFRPAGE 來(lái)選擇 SFR 頁(yè)。因此，讀、寫(xiě)一個(gè) SFR 的步驟為：1. 用 SFRPAGE寄存器選擇相應(yīng)的 SFR 頁(yè)號(hào)。2. 用直接尋址方式讀、寫(xiě)特殊功能寄存器。 （與以前的用法相同）。使用 CAN 控制器時(shí)，需要將SFRPAGE 設(shè)置為 1（用指令 mov sfrpage,#1）。編程中用到的其它特殊功能寄存器可參看數(shù)據(jù)手冊(cè)說(shuō)明。2.2 C8041F04x 單片機(jī)中 CAN 相關(guān)特殊功能寄存器參看數(shù)據(jù)手冊(cè)第 201 203 頁(yè)。2.2.1 CAN 控制器寄存器的訪問(wèn)方式可以直接通過(guò)訪問(wèn)一般SFR 方式訪

5、問(wèn)的寄存器共有6 個(gè)：CAN0CNCAN 控制寄存器CAN0STACAN 狀態(tài)寄存器CAN0TSTCAN 測(cè)試寄存器CAN0ADR寄存器索引地址CAN0DATH數(shù)據(jù)字高字節(jié)CAN0DATL數(shù)據(jù)字低字節(jié)其它 CAN 控制器寄存器只能通過(guò)CAN0ADR 、 CAN0DATH 、CAN0DATL訪問(wèn)。訪問(wèn)方式：先向 CAN0ADR 中寫(xiě)入待訪問(wèn) CAN 控制器寄存器的索引號(hào)，然后通過(guò) CAN0DATH 寫(xiě)入或讀出高字節(jié)，通過(guò) CAN0DATL 寫(xiě)入或讀出低字節(jié)。例如： 0X5 號(hào)寄存器其中寫(xiě)入0X1234h，可采用以下三條指令：mov can0adr,#0x5mov can0dath,#12hmov

6、 can0datl,#34h對(duì)于某些索引地址，在向can0datl 進(jìn)行寫(xiě)入或讀出操作后，can0adr 有自動(dòng)加 1 功能，因此必須向操作 can0dath，再操作 can0datl。CAN0CN 、CAN0STA 、CAN0TST 也有索引地址， 也可以通過(guò)地址索引方式訪問(wèn)。2.2.3 CAN 控制器寄存器組成.CAN 控制器寄存器可分為以下幾類(lèi)：2.2.3.1 CAN 控制器協(xié)議相關(guān)寄存器1 CAN 控制寄存器（索引地址0x00 ）resresresresresres resresTestCCEDARCANIFEIESIEIEInitrrrrrrrrrwrwrwrrwrwrwrwTest

7、1測(cè)試模式Test 0正常工作模式一般將 Test位置 0CCE 1 時(shí)可以控制更改位定時(shí)寄存器一般將 CCE 位置 0DAR禁止自動(dòng)重發(fā)功能使用中將該位置 1CANIFCAN 中斷標(biāo)志EIE錯(cuò)誤中斷使能SIE狀態(tài)中斷使能IECAN 中斷使能Init初始化時(shí)將該位置1，正常工作時(shí)將該位置 02 CAN 狀態(tài)寄存器（索引地址0x01 ）resresresresresres resResBOffEWarnEPassRxOKTxOKLECrrrrrrrRrrrrwrwrw該寄存器反映 CAN 控制器的狀態(tài)。BOff處于離線狀態(tài)（ 1）EWarn警告狀態(tài)（ 1 說(shuō)明錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器中至少有一個(gè)達(dá)到錯(cuò)誤警告的

8、極限值）EPass處于被動(dòng)錯(cuò)誤狀態(tài)RxOK自上次這位被清0 后，又成功地收到一條消息TxOK自上次這位被清0 后，又成功地發(fā)送一條消息LECCAN 總線上最后一次錯(cuò)誤的類(lèi)型3 CAN 錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器（索引地址0x02 ）RPREC6 0TEC7 0rRrRP接收被動(dòng)錯(cuò)誤達(dá)到 CAN 協(xié)議規(guī)定的被動(dòng)錯(cuò)誤水平（1）REC6 0接收錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器，記錄接收錯(cuò)誤的次數(shù)TEC7 0發(fā)送錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器，記錄發(fā)送錯(cuò)誤的次數(shù)4 CAN 位定時(shí)寄存器（索引地址0x03 ）resTseg2Tseg1SJWBRPrrwrwrwrw.該寄存器的設(shè)置與 CAN 總線通訊的波特率有關(guān)，各下井儀需統(tǒng)一設(shè)定，各位含義可參看 CAN 控制

9、器用戶(hù)手冊(cè)。5 CAN 測(cè)試寄存器（索引地址0x04 ）resresresresresresresResRxTx1Tx0LbackSilentBasicresresrrrrrrrRrrwrwrwrwrwrr該寄存器只有在 CAN 控制寄存器中的 Test位 1 時(shí)才有效，用于測(cè)試 CAN 總線的通訊功能，在正常工作時(shí)不使用。6 CAN 位定時(shí)擴(kuò)展寄存器（索引地址0x06 ）resresresresresresresresresresresresBRPErrrrrrrrrrrrrw該寄存器的設(shè)置與 CAN 總線通訊的波特率有關(guān)，各下井儀需統(tǒng)一設(shè)定，各位含義可參看 CAN 控制器用戶(hù)手冊(cè)。2.2.

10、3.2 消息對(duì)象接口寄存器CAN 控制器中有一塊消息RAM ，可以存儲(chǔ) 32 條消息對(duì)象，每條消息對(duì)象中包含 8 字節(jié)有用數(shù)據(jù)及其它協(xié)議相關(guān)控制信息。CPU 訪問(wèn)消息 RAM 中任何一條消息對(duì)象都必須通過(guò)消息對(duì)象接口寄存器完成。CAN 控制器中共有兩套消息對(duì)象接口寄存器 IF1 和 IF2。 IF1 和 IF2 除了在測(cè)試模式下的用法有所不同外， 在正常工作時(shí)用法相同。 可以將一套用于將數(shù)據(jù)寫(xiě)入消息 RAM ，另一套用于從消息 RAM 中讀取數(shù)據(jù)。在此，只介紹 IF1 寄存器組的用法。1 IF1 命令請(qǐng)求寄存器（索引地址 0x08 ）Message Number 為消息對(duì)象的編號(hào)，有效值為 0

11、x01 0x20，分別對(duì)應(yīng) 32 個(gè)消息對(duì)象，用于設(shè)定要訪問(wèn)的消息對(duì)象的編號(hào)。CPU 向命令請(qǐng)求寄存器中寫(xiě)入消息編號(hào)后，消息就在 IF1 寄存器組與消息 RAM 之間開(kāi)始傳送。隨著寫(xiě)操作， Busy 位自動(dòng)置 1，傳送過(guò)程完成后， Busy 自動(dòng)清 0。因此，必須在完成IF1 寄存器組中其它寄存器的設(shè)置后，再向IF1 命令請(qǐng)求寄存器寫(xiě)入消息編號(hào)。2IF1 命令掩碼寄存器（索引地址0x09 ）IF1 命令掩碼寄存器中的控制位指定傳輸方向，并選擇消息對(duì)象的哪些位作為數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪康幕蛟础?WR/RD讀/寫(xiě)1 寫(xiě)：數(shù)據(jù)從 IF1 送到消息 RAM 中0讀：數(shù)據(jù)從消息送到IF1Mask存取 Mask 位

12、1傳輸 Identifier Mask Mdir MXtd 位0 屏蔽位不變化Arb存取仲裁位1傳輸 Identifier Mask Dir Xtd Msgval 位0 仲裁位不變化Control存取控制位1 傳輸控制位到消息 RAM 中0 控制位不變化ClrIntPnd清除中斷請(qǐng)求位讀操作時(shí)1清除消息 RAM 中的 IntPnd 位0不改變 IntPnd 位在寫(xiě)操作時(shí)，此位被忽略TxRqst/NewDat存取傳輸請(qǐng)求位讀操作時(shí)1清除消息對(duì)象中的NewDat 位0 不改變 NewDat 位寫(xiě)操作時(shí)1 將傳輸請(qǐng)求位置 10 不改變傳輸請(qǐng)求位Data A存取數(shù)據(jù)字節(jié)0 31 傳輸數(shù)據(jù)字節(jié) 0 30

13、 不改變數(shù)據(jù)字節(jié) 0 3Data B 存取數(shù)據(jù)字節(jié) 4 71 傳輸數(shù)據(jù)字節(jié) 4 70 不改變數(shù)據(jù)字節(jié) 4 73 IF1 掩碼 1（索引地址 0x0a ）、 IF1 掩碼 2（索引地址 0x0b ）Msk28Msk01 相應(yīng)的位使用接受過(guò)濾0 消息對(duì)象的 ID 號(hào)中對(duì)應(yīng)位不用于接受過(guò)濾MXtd1 在接受過(guò)濾中使用擴(kuò)展 ID 號(hào) 0 不使用擴(kuò)展 ID 號(hào).MDir1 消息方向位 Dir 用于接受過(guò)濾中0 消息方向位 Dir 在接受過(guò)濾中不使用4 IF1 仲裁 1（索引地址 0x0c ）、 IF1 仲裁 2（索引地址 0x0d ）ID28 ID0消息對(duì)象的 ID 號(hào)標(biāo)準(zhǔn)幀只使用 ID28 ID18M

14、sgVal1 該消息對(duì)象已經(jīng)配置，消息處理器納入處理0 消息處理器不考慮該消息對(duì)象Xtd1 使用 29 位 ID 號(hào)（擴(kuò)展幀）0 使用 11 位 ID 號(hào)（標(biāo)準(zhǔn)幀）下井儀器中一律采用標(biāo)準(zhǔn)幀Dir1 消息對(duì)象方向?yàn)榘l(fā)送，消息對(duì)象作為數(shù)據(jù)幀傳送0 消息對(duì)象方向?yàn)榻邮?，收到匹配ID 號(hào)的數(shù)據(jù)幀時(shí)，存儲(chǔ)在該消息對(duì)象中4 IF1 消息控制（索引地址 0x0e ）NewDat1消息處理器或 CPU 向消息對(duì)象中寫(xiě)入了新的數(shù)據(jù)MsgLst1CPU 丟失了消息IntPnd1該消息對(duì)象是中斷源UMask1使用屏蔽（ Msk28Msk0， MXtd ，Mdir ）作為接受過(guò)濾.TxIE1成功地發(fā)送一條消息RxIE

15、1成功地接收一條消息RmtEn1遠(yuǎn)程幀使能下井儀中不使用遠(yuǎn)程幀TxRqst1該消息對(duì)象請(qǐng)求發(fā)送，尚未完成Eob1單個(gè)的消息對(duì)象或一個(gè) FIFO 緩存的最后一個(gè)消息對(duì)象DLC3-0數(shù)據(jù)長(zhǎng)度 085 IF1 數(shù)據(jù) A1 、A2 、 B1、B2 8 字節(jié)有效數(shù)據(jù)2.2.3.3 消息處理器寄存器這些只讀寄存器用于向 CPU 提供有關(guān)消息對(duì)象的信息消息 RAM 中可以存儲(chǔ) 32 條消息對(duì)象，每個(gè)消息對(duì)象都包含了2.2.3.2 中說(shuō)明的可與 IF1 交互的信息位。消息處理器寄存器的所有信息都是32 位，每位分別對(duì)應(yīng)一條消息對(duì)象。1 發(fā)送請(qǐng)求 1、發(fā)送請(qǐng)求 21 說(shuō)明該消息對(duì)象被請(qǐng)求發(fā)送，還沒(méi)有完成發(fā)送2

16、新數(shù)據(jù) 1、新數(shù)據(jù) 21 說(shuō)明該消息對(duì)象中寫(xiě)入了新數(shù)據(jù)CPU 可以通過(guò)讀取該位，檢查哪個(gè)消息對(duì)象的數(shù)據(jù)部分被更新了。3 中斷標(biāo)志 1、中斷標(biāo)志 21 指明該消息對(duì)象是一個(gè)中斷源.4 消息有效 1、消息有效 21 該消息已經(jīng)配置好，消息處理器予以考慮3、軟件編程示例軟件編程需要實(shí)現(xiàn)三個(gè)功能：1 初始化（設(shè)定位定時(shí)寄存器及消息對(duì)象）2 發(fā)送消息3 讀取接收的消息3.1 初始化位定時(shí)寄存器示例movsfrpage,#1; 將 Sfrpage指向 can0page頁(yè)movcan0cn,#41h;init 位 1CCE1 允許寫(xiě)位定時(shí)寄存器movcan0adr,#3; 地址寄存器指向位定時(shí)寄存器movc

17、an0dath,#18h; 先寫(xiě)高字節(jié)movcan0datl,#40h; 位定時(shí)寄存器設(shè)為 0x18403.2 初始化接收消息對(duì)象示例初始化對(duì)象的作用是設(shè)置消息對(duì)象需要實(shí)現(xiàn)的功能， 即設(shè)置 CAN 控制器內(nèi)部的消息 RAM 中某個(gè)消息對(duì)象的各個(gè)位域值。 設(shè)定該對(duì)象用于發(fā)送還是接收； 設(shè)定該對(duì)象接收或發(fā)送的 ID 號(hào)，如用于接收還需要設(shè)定是否使用接受過(guò)濾功能；初始化對(duì)象通過(guò) IF1 或 IF2 寄存器組完成設(shè)置，首先確定要設(shè)置的消息對(duì)象的性質(zhì)。在此，假設(shè)初始化消息 RAM（共 20 個(gè)消息對(duì)象）中的第一個(gè)對(duì)象，作用是只接受 ID11 的數(shù)據(jù)。假設(shè)我們用 IF1 寄存器組設(shè)置消息對(duì)象。首先確定消息

18、對(duì)象的各個(gè)位域的值：ID 11 轉(zhuǎn)換為 2 進(jìn)制數(shù)為 1011b以下根據(jù)要求確定IF1 各個(gè)寄存器的值： IF1 Mask1（掩碼）的值為 0000h （因?yàn)槲覀兗s定使用 11 位 ID 的標(biāo)準(zhǔn)幀，所以有用的 ID 位僅為 ID28 ID18， Mask15 0 為未用位，設(shè)為 0） IF1 Mask2 的值為 1FFCh （含義： MXtd 0 表示在接受過(guò)濾中不使用擴(kuò)展 ID 號(hào)，MDir0 表示在接受過(guò)濾中不考慮數(shù)據(jù)傳輸方向，后面為 11 位 1 表示只接受與 IDIF1Arb 中設(shè)定 ID 號(hào)的數(shù)據(jù)幀，最后兩位對(duì)應(yīng)與ID17、ID16 因未使用設(shè)為 0） IF1 Arb1 （仲裁）的值

19、為0000h（理由同） IF1 Arb2 的值為 802Ch （含義： MsgVal 1 表示設(shè)置該消息 RAM有效，如該位 0，相當(dāng)與該消息 RAM不在使用中； Dir 0 表示設(shè)定為接受消息；后面為 ID 號(hào)× 4 的二進(jìn)制數(shù)，因?yàn)樽畹蛢晌粸镮D17、 ID16）. IF1 消息控制值為 1088h （含義：UMask 1 表示設(shè)置消息過(guò)濾功能； Eob 1 表示該消息對(duì)象不屬于一個(gè) FIFO； DLC3-0=8表示發(fā)送 8 字節(jié)數(shù)據(jù)，不影響接收過(guò)程，接收完成后，自動(dòng)填充接收到的有效字節(jié)數(shù)） 。 IF1 命令掩碼寄存器值為 00F0h （含義： WR 1 表示從 IF1 向消息

20、RAM寫(xiě)； Mask1 表示傳輸 ID Mask Mdir MXtd 到消息對(duì)象中； Arb1 表示傳輸ID Dir Xtd Msgval 到消息對(duì)象中； Control 1 表示傳輸控制位到消息對(duì)象中） IF1 命令請(qǐng)求寄存器值為 0001h（含義傳送 IF1 寄存器組內(nèi)容到第一個(gè)報(bào)文對(duì)象中；這個(gè)寄存器必須在設(shè)置完 IF1 的其它寄存器后再寫(xiě)， 因?yàn)橐坏┫蜻@個(gè)寄存器中寫(xiě)入值后， IF1 寄存器組與消息 RAM就開(kāi)始交換數(shù)據(jù)了。以下是程序代碼： mov sfrpage,#1 mov can0adr,#9movcan0dath,#00h ;這句可以省略movcan0datl,0f0h ;執(zhí)行完后

21、 can0adr 自動(dòng)加 1movcan0dath,#0movcan0datl,#0movcan0dath,ifxmask2hmovcan0datl,ifxmask2lmovcan0dath,#0movcan0datl,#0movcan0dath,1fhmovcan0datl,fchmovcan0dath,00hmovcan0datl,00hmovcan0dath,#80hmovcan0datl,#2chmovcan0dath,#10hmovcan0datl,#08hmovcan0adr,#8movcan0dath,#00h ;這句可以省略movcan0datl,#01h3.3 讀取消息示例在

22、此，假設(shè)上述設(shè)置中，消息 RAM中的第一個(gè)對(duì)象中收到了新的數(shù)據(jù)，可通過(guò)以下程序讀取。在此，我們只通過(guò) IF2 寄存器組讀取數(shù)據(jù)，而不考慮其它位的讀取。將讀取的 8 字節(jié)數(shù)據(jù)放在 30h37h 單元中，有效字節(jié)個(gè)數(shù)放在 38h 單元中。movsfrpage,#1movcan0adr,#21hmovcan0dath,#00h; 這句可省略movcan0datl,#1fhmovcan0adr,#20hmovcan0dath,#00h; 這句可省略movcan0datl,# 01h.here:mova,can0dathjbacc.7,here; 等待傳送完成movcan0adr,#26hmova,ca

23、n0datlanla,#0fhmov30h,can0dathmov31h,can0datlmov32h,can0dathmov33h,can0datlmov34h,can0dathmov35h,can0datlmov36h,can0dathmov37h,can0datl3.4 初始化發(fā)送消息對(duì)象示例在此，假設(shè)初始化消息RAM（共 20 個(gè)消息對(duì)象）中的第一個(gè)對(duì)象，作用是發(fā)送 ID 11 的數(shù)據(jù)。假設(shè)我們需要發(fā)送8 字節(jié)數(shù)據(jù)，用 IF1 寄存器組設(shè)置消息對(duì)象。首先確定消息對(duì)象的各個(gè)位域的值：ID 11 轉(zhuǎn)換為 2 進(jìn)制數(shù)為 1011b以下根據(jù)要求確定IF1 各個(gè)寄存器的值： IF1 Mask1

24、（掩碼）的值對(duì)于發(fā)送無(wú)作用，可以不設(shè)置 IF1 Mask2 的值對(duì)于發(fā)送無(wú)作用，可以不設(shè)置 IF1 Arb1 （仲裁）的值為 0000h（理由同） IF1 Arb2 的值為 A02Ch （含義： MsgVal 1 表示設(shè)置該消息 RAM有效，如該位 0，相當(dāng)與該消息 RAM不在使用中； Dir 1 表示設(shè)定為發(fā)送消息；后面為 ID 號(hào)× 4 的二進(jìn)制數(shù)，因?yàn)樽畹蛢晌粸?ID17、 ID16） IF1 消息控制值為 0088h （含義： Eob 1 表示該消息對(duì)象不屬于一個(gè)FIFO；DLC3-0=8表示發(fā)送 8 字節(jié)數(shù)據(jù)，如果發(fā)送小于 8 字節(jié)數(shù)據(jù)，則該為相應(yīng)值）。 IF1 命令掩碼寄存器值為 00b0h （含義： WR 1 表示從 IF1 向消息 RAM寫(xiě)； Arb 1 表示傳輸 ID Dir Xtd Msgval 到消息對(duì)