2014汽車網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)

1、車載網(wǎng)絡(luò)與總線技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)主編 嚴(yán)屹宏適用專業(yè)： 車輛工程海電機(jī)學(xué)院2014 年 11 月助上金亜?wù)J庫(kù)電勺匕左M2SriAHfiHAI DIAN.II LINIWFRRITY 汽 車 學(xué)2 助上金亜?wù)J庫(kù)電勺匕左M2SriAHfiHAI DIAN.II LINIWFRRITY 汽 車 學(xué)2 #、F -、.刖言實(shí)驗(yàn)一編程入門、仿真調(diào)試實(shí)驗(yàn)二編程提咼、并行I/O接口、中斷實(shí)驗(yàn)三MSCAr初始化編程與仿真調(diào)試11實(shí)驗(yàn)四MSCAF發(fā)送報(bào)文編程與仿真調(diào)試14助上金亜?wù)J庫(kù)電勺匕左M2SriAHfiHAI DIAN.II LINIWFRRITY 汽 車 學(xué) 助上金亜?wù)J庫(kù)電勺匕左M2SriAHfiHAI DI

2、AN.II LINIWFRRITY 汽 車 學(xué) 一、汽車網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的極大地提高CAN屬于總已經(jīng)成為國(guó)際標(biāo)CAN系統(tǒng)設(shè)計(jì)NXP(原 Philips)公隨著汽車電子技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的電子產(chǎn)品裝載到汽車上， 了汽車的動(dòng)力性和舒適性，同時(shí)也增加了車內(nèi)布線的難度和成本。 線式串行通信網(wǎng)絡(luò)，由于具有良好的可靠性、實(shí)時(shí)性及靈活性，準(zhǔn)(ISO11898,在汽車電子系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。目前在 中，使用最多的是單片機(jī)外掛獨(dú)立的 CAN控制器，如恩智浦司的PCA82C200、SJA1000或Intel公司的82526、82527等芯片。本實(shí)驗(yàn)采用就 是以飛思卡爾(Freescaie的16位單片機(jī)S12

3、(X)為核心，通過(guò)SOC中片內(nèi)外設(shè) MSCAN(CAN通信控制器)實(shí)現(xiàn)CAN總線系統(tǒng)中最重要的協(xié)議層。重點(diǎn)使學(xué) 生通過(guò)使用CAN通信控制器MSCAN理解數(shù)據(jù)鏈路層和物理信令子層并掌握其 實(shí)現(xiàn)方法。同時(shí)還兼顧進(jìn)一步鞏固對(duì)汽車總線的基礎(chǔ)一一汽車電子開(kāi)發(fā)的相關(guān)理 論、技術(shù)的學(xué)習(xí)，為車輛工程專業(yè)的高年級(jí)學(xué)生日后從事汽車網(wǎng)絡(luò)、汽車電子的開(kāi)發(fā)打下一定的基礎(chǔ)。本科程的實(shí)驗(yàn)使學(xué)生能夠?qū)ζ嚲W(wǎng)絡(luò)的概念、特點(diǎn)有一定的認(rèn)識(shí)，學(xué)習(xí)汽車網(wǎng)路的相關(guān)理論、方法和汽車網(wǎng)絡(luò)開(kāi)發(fā)教學(xué)系統(tǒng)的基本工作原理和相關(guān)軟件的使 用方法。通過(guò)S12(X)系列單片機(jī)及其MSCAN總線通信控制器，熟悉、掌握CAN 總線節(jié)點(diǎn)的硬件與電路組成；熟悉微

4、控制器集成開(kāi)發(fā)環(huán)境codewarrior軟件基本操作、理解由C語(yǔ)言編寫(xiě)軟件工程的架構(gòu)及其相關(guān)程序設(shè)計(jì)思想； 基本掌握CAN 總線數(shù)據(jù)鏈路層通信協(xié)議的軟件編程、仿真和調(diào)試方法；通過(guò)實(shí)驗(yàn)鞏固、進(jìn)一步理解對(duì)汽車CAN總線的結(jié)構(gòu)和原理。二、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1、預(yù)習(xí)是做好實(shí)驗(yàn)的前提。在實(shí)驗(yàn)之前，應(yīng)仔細(xì)閱讀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)，了解實(shí)驗(yàn)的 目的、要求，掌握基本原理和主要實(shí)驗(yàn)步驟。2、對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置和測(cè)試裝置在未經(jīng)了解以前，不要任意啟動(dòng)設(shè)備。3、進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室必須嚴(yán)肅認(rèn)真，集中精力，抓緊時(shí)間，分工合作，完成本實(shí)驗(yàn)內(nèi) 容。與本實(shí)驗(yàn)無(wú)關(guān)的一切設(shè)備，不準(zhǔn)擅自啟動(dòng)。4、實(shí)驗(yàn)完畢，應(yīng)使實(shí)驗(yàn)設(shè)備處于正常關(guān)閉狀態(tài)。5、實(shí)驗(yàn)后應(yīng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，結(jié)

5、果分析，寫(xiě)好實(shí)驗(yàn)報(bào)告。實(shí)驗(yàn)編程入門、仿真調(diào)試、實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖煜わw思卡爾MCU仿真與調(diào)試環(huán)境的安裝和使用方法，掌握C語(yǔ)言程序的 編輯書(shū)寫(xiě)規(guī)范，學(xué)習(xí)單片機(jī) C語(yǔ)言程序調(diào)試手段，進(jìn)一步編制應(yīng)用程序，體會(huì)MCU應(yīng)用程序特點(diǎn)。熟悉算術(shù)邏輯處理、軟件延時(shí)、并行I/O（ GPI0）等應(yīng)用程序編寫(xiě)技巧。二、實(shí)驗(yàn)環(huán)境1. CodeWarrior IDE仿真調(diào)試軟件+ S12（X）開(kāi)發(fā)板套件+計(jì)算機(jī);編程語(yǔ)言選擇：?jiǎn)芜xC語(yǔ)言;3.調(diào)試連接選擇：硬件連接調(diào)試（TBDML）；4.仿真調(diào)試器一端連接電腦背后 USB接口，另一端插接核心板的 BDM接口。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容:1. CodeWarrior IDE軟件安裝方法和嵌入式系

6、統(tǒng)硬件知識(shí)的學(xué)習(xí)（略）2.編輯、編譯簡(jiǎn)單樣本程序：點(diǎn)亮一個(gè)LED燈。底板上的8個(gè)LED已接B口 8位，B 口位輸出低電平時(shí)點(diǎn)亮。熟悉 CodeWarrior IDE的工程建立、菜單、工具、窗口、狀態(tài)等。a.程序初始化完畢后，從 main （）函數(shù)開(kāi)始運(yùn)行，其他函數(shù)的執(zhí)行都要通過(guò) main（）函數(shù)的調(diào)用來(lái)實(shí)現(xiàn)；正確編輯好代碼后，下載并打開(kāi)Debug窗口。b.仿真調(diào)試：分別利用單步、全速、停止、斷點(diǎn)、復(fù)位等運(yùn)行調(diào)試手段,觀察寄存器 A、B、X、丫、PC、CCR等的狀態(tài)與變化。觀察 FALSH中指令地址和RAM中數(shù)據(jù)變化情況。通過(guò)在 Datal窗口添加表達(dá)式、設(shè)置變量觀察點(diǎn),學(xué)習(xí)在Sourse窗 口

7、分析程序遠(yuǎn)行的機(jī)制并驗(yàn)證運(yùn)行結(jié)果。（該仿真調(diào)試方法將運(yùn) 用于以后的各次實(shí)驗(yàn)中）SriAHfiHAI DIAN.II LINIWFRRITY 汽 車 學(xué) SriAHfiHAI DIAN.II LINIWFRRITY 汽 車 學(xué) #樣本程序代碼參考如下：includeinclude /* commonderivative . h*deunsignedint i;void niain(void) /* put your own code here */DDRB=0kFF;PORTB=OkFF;Enabl el Interrupts：0(；) _FEED_COP(); feeds the dog po

8、rtbZbito=o； /* looppleasef orever */make sure that you nev2、利用8個(gè)LED燈,設(shè)計(jì)一段流水燈程序助上金亜?wù)J庫(kù)電勺匕左M2SriAHfiHAI DIAN.II LINIWFRRITY 汽 車 學(xué) 助上金亜?wù)J庫(kù)電勺匕左M2SriAHfiHAI DIAN.II LINIWFRRITY 汽 車 學(xué) 底板上的8個(gè)LED已接B 口 8位，B 口位輸出低電平時(shí)點(diǎn)亮。依次點(diǎn)亮系 統(tǒng)板上的8個(gè)LED燈（之前的燈不用熄滅），LED已接B 口 8位，B 口位輸出 低電平時(shí)點(diǎn)亮。亮出時(shí)間控制調(diào)用軟件延時(shí) 100mso工程編譯、連接完成后，進(jìn)入仿真調(diào)試窗口。仿

9、真調(diào)試：分別利用單步、全速、停止、斷點(diǎn)、復(fù)位等運(yùn)行調(diào)試手段，觀察 寄存器A、B、X、Y、PC、CCR等的狀態(tài)與變化。觀察 FALSH中指令地址和RAM中數(shù)據(jù)變化情況。通過(guò)在 Datal窗口添加表達(dá)式、設(shè)置變量觀察點(diǎn)，學(xué)習(xí)在Sourse窗口分析程序遠(yuǎn)行的機(jī)制并驗(yàn)證運(yùn)行結(jié)果。（該仿真調(diào)試方法將運(yùn)用于 以后的各次實(shí)驗(yàn)中）程序代碼提示：利用異或邏輯運(yùn)算3、設(shè)計(jì)跑馬燈程序：提示，在上一個(gè)程序基礎(chǔ)上進(jìn)行修改。依次點(diǎn)亮系統(tǒng)板上的8個(gè)LED燈（之前的燈熄滅），LED已接B 口 8位，B口位輸出低電平時(shí)點(diǎn)亮。亮出時(shí)間控制調(diào)用軟件延時(shí)100mso1.四、實(shí)驗(yàn)要求對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行預(yù)習(xí)，寫(xiě)出操作步驟，注意事項(xiàng)及做出相應(yīng)

10、流程圖。2.詳細(xì)了解汽車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的使用規(guī)范。3.對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行整理，分析,寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)報(bào)告。實(shí)驗(yàn)二編程提高、并行I/O接口、中、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?熟悉飛思卡爾MCU指令及其應(yīng)用規(guī)則，鞏固匯編語(yǔ)言程序編程方法，初步 熟悉硬件連接調(diào)試方法。掌握 C語(yǔ)言綜合編程方法，掌握并行I/O 口、定時(shí)器、 中斷等功能部件的使用規(guī)則和應(yīng)用方法，熟悉 MCU模塊功能的初始化程序，熟悉中斷處理程序的安排。二、實(shí)驗(yàn)環(huán)境1. CodeWarrior IDE仿真調(diào)試軟件+ S12（X）開(kāi)發(fā)板套件+計(jì)算機(jī);編程語(yǔ)言選擇：?jiǎn)芜xC語(yǔ)言;3.調(diào)試連接選擇：硬件連接調(diào)試（TBDML）；仿真調(diào)試器一端連接電腦背后 USB接口，另一端插接核心板的

11、 BDM接口。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：1、底板上的8個(gè)LED已接B 口 8位，B 口位輸出低電平時(shí)點(diǎn)亮。蜂鳴器連 接端口 P的引腳3。設(shè)計(jì)一個(gè)利用輸入設(shè)備觸發(fā)輸出設(shè)備工作的系統(tǒng)，在主函數(shù) mia n（）中實(shí)現(xiàn)，按下鍵盤按鈕，蜂鳴器響起。與此同時(shí)流水燈正常工作。爾上金亜?wù)J庫(kù)電勺匕左M2澎 SriAHfiHAI DIAN.II LIWkyFRRITY汽 車 學(xué) #爾上金亜?wù)J庫(kù)電勺匕左M2澎 SriAHfiHAI DIAN.II LIWkyFRRITY汽 車 學(xué) 主要程序代碼參考助上金亜?wù)J庫(kù)電勺匕左M2SriAHfiHAI DIAN.II LINIWFRRITY 汽 車 學(xué) #助上金亜?wù)J庫(kù)電勺匕左M2SriA

12、HfiHAI DIAN.II LINIWFRRITY 汽 車 學(xué) SriAHfiHAI DIAN.II LINIWFRRITY上金砂詒電汽車學(xué)院 delayy C J Ifor(j =0;310;1+)orCi=lji6E533;i+)iniPHOZ/ PERH=255;PPSH=ObOOOOOOOO;PIEH=0b00000011;void main(void)/* put 口口工 own code here */ DDRB=0 xFF;PORTE=0kFF;DDRH=OxOO;DDRP=0 xFF; iniPHC)./Z PTP_PTP3=1;Enablelnterrupts;for(;J

13、PORTS-1,13=1；delay?():_FEED_COPC); feeds the dog */ f oi(k = 0; 17 ;k+)b=b1; a=b;=a；delayyC J;PORTBIf CPTIH_PTIHO = = 0)PTELP丁P3=1; it CPTIH_PTIHl = =0)PThLPTP3=0;2、利用端口 H的引腳0 （已接至連接鍵盤按鍵F1 ）中斷功能，按動(dòng)F1就能給端口 H的引腳0引腳施加帶有下降沿的低電平。下降沿中斷觸發(fā)的端口的引腳3上的蜂鳴器。底板上的8個(gè)LED已接B 口 8位，B 口位輸出低電平時(shí) 點(diǎn)亮，從而實(shí)現(xiàn)流水燈控制的同時(shí)，按下按鈕 F1蜂鳴器可

14、以響應(yīng)。調(diào)試時(shí)，可在中斷服務(wù)程序中設(shè)置斷點(diǎn)，以方便觀察是否進(jìn)入中斷。在此程序正常運(yùn)行的基礎(chǔ)上再加入對(duì)底板按鍵F1（ H 口最低位，按下時(shí)接地，必須設(shè)置上拉電阻）的檢測(cè)，當(dāng)其按下F1時(shí)蜂鳴器響起，再次按下F1時(shí)蜂鳴器停止鳴 叫。3、思考修改上面的程序，實(shí)現(xiàn)流水燈的在先點(diǎn)亮或熄滅前三個(gè)燈時(shí)，鍵盤按鈕F1不觸發(fā)蜂鳴器叫，隨后5個(gè)燈時(shí)能觸發(fā)蜂鳴器叫。4.四、實(shí)驗(yàn)要求對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行預(yù)習(xí)，寫(xiě)出操作步驟，注意事項(xiàng)及做出相應(yīng)流程圖。5.詳細(xì)了解汽車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的使用規(guī)范。6.對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行整理，分析,寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)報(bào)告。為上金砂詒電店古:呼爵 SriAHfiHAI DIAN.II LINIWFRRITY 汽 車千 助上

15、金亜?wù)J庫(kù)電勺匕左M2SriAHfiHAI DIAN.II LINIWFRRITY 汽 車 學(xué) 實(shí)驗(yàn)三 MSCAN初始化編程與仿真調(diào)試一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康睦斫釩AN-BUS勺數(shù)據(jù)鏈路層。1.2.熟悉汽車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的硬件環(huán)境和軟件環(huán)境3.熟悉CAN莫塊初始化編程的方法4.重點(diǎn)學(xué)習(xí)如何設(shè)置報(bào)文濾波器,5.掌握如何初始化波特率寄存器和控制寄存器二、實(shí)驗(yàn)環(huán)境1. CodeWarrior IDE仿真調(diào)試軟件+ S12 (X)開(kāi)發(fā)板套件+計(jì)算機(jī);編程語(yǔ)言選擇：?jiǎn)芜xC語(yǔ)言;3.調(diào)試連接選擇：硬件連接調(diào)試(TBDML);仿真調(diào)試器一端連接電腦背后 USB接口，另一端插接核心板的 BDM接三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容使用S12第一個(gè)MSC

16、AN序部分規(guī)定為：CAN總線波特率口。模塊CAN0。假定MCU外部晶振16MHz，時(shí)125kb/s，總時(shí)間份額為16,同步跳變寬度為4個(gè)時(shí)間份額，MSCAN在位時(shí)間75%處采樣一個(gè)樣本；濾波方式規(guī)定為選擇雙 32位濾波器，只接受0 x13F的標(biāo)準(zhǔn)幀；MSCAN模式規(guī)定為MSCAN模塊使能， 正常模式，使能時(shí)間戳，使能接收中斷，禁止發(fā)送中斷。確定MSCA時(shí)序參數(shù)CANCTL寄存器中的時(shí)鐘源選擇CLKSR(定義了 MSCAI使用的時(shí)鐘源是總線 時(shí)鐘還是振蕩器時(shí)鐘。時(shí)鐘源的選擇必須以CAN協(xié)議為基礎(chǔ)，選擇最為恰當(dāng)?shù)臅r(shí) 鐘源。此例中，選擇16MHZ的外部振蕩器作為時(shí)鐘源，即設(shè)置CANCTL1_CLKS

17、RC=0確定合適的時(shí)段1、時(shí)段2和同步跳轉(zhuǎn)寬度的值，從而確定 MSCAr寄存器 TSEG1 TSEG卻 SJW勺值。選擇條件為總時(shí)間份額=16=SYNC時(shí)段1+時(shí)段2(SYNC=)(SYNC+ 時(shí)段1)/總時(shí)間份額=75%同步跳轉(zhuǎn)寬度=4則可從中選擇時(shí)段1=11，時(shí)段2=4滿足上述條件，從而得出寄存器的值, 即CANBTR1_TSEG1=10,CANBTR1_TSEG2=3CANBTRO SJW=3MSCAN波特率分頻因子接著根據(jù)根據(jù)CAN總線波特率計(jì)算公式，求出Prescaler value。其中，F(xiàn)canclk=16MHz,Bit Time=1/(125kHz),TimeSegment1=

18、11, TimeSegment2=4 CAN總線波特率計(jì)算公式為Bit Time= (Prescaler value)咒仆 + TimeSegmentl + TimeSegment2)CANCLK分頻數(shù)為Prescaler value = 16MHz/(1+11+4)/(125kHz)=8CANBTR0_BR P=8-1=7根據(jù)每位時(shí)間采集的CAN總線樣本數(shù)量規(guī)定，每位采集一個(gè)樣本，可得CANBTR1_SAMP=0至此求出CANBTR和 CANBTR寄存器中所有字段的值，即CANBTR0=0Xc7CANBTR1=0 x3A確定MSCA濾波參數(shù)根據(jù)MSCA的IDAR寄存器結(jié)構(gòu)，設(shè)置ID值及其掩碼

19、為(11位標(biāo)識(shí)符)，即ID=0 x13F=0b00100111111Mask=0 x6C0=0b11011000000設(shè)置IDAR IDMR寄存器，由于只接受0 x13F的標(biāo)準(zhǔn)幀，因此每位都需要比 對(duì)，IDMR各個(gè)寄存器均為0。則得出的其中一組濾波器的各寄存器的值為IDAR0=0 x27IDAR1=0 xE0IDAR2=0 x00IDAR3=0 x00IDMR0=0 x00IDMR1=0 x00IDMR2=0 x00IDMR3=0 x00根據(jù)以上編寫(xiě)首個(gè)MSCA初始化驅(qū)動(dòng)程序。四、實(shí)驗(yàn)要求1.對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行預(yù)習(xí)，寫(xiě)出操作步驟，注意事項(xiàng)及做出相應(yīng)流程圖。2.詳細(xì)了解汽車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的使用規(guī)范。3.對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行整理，分析,寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)報(bào)告。助上金亜?wù)J庫(kù)電勺匕左M2SriAHfiHAI DIAN.II LINIWFRRITY 汽 車 學(xué) 助上金亜?wù)J庫(kù)電勺匕左M2SriAHfiHAI DIAN.II LINIWFRRITY 汽 車 學(xué) 實(shí)驗(yàn)四 MSCAN發(fā)送報(bào)文編程與仿真