哈爾濱工業(yè)大學(xué)

第11章：CAN控制器模塊11.1

CAN控制器模塊概述11.2

郵箱11.3

CAN控制寄存器11.4

CAN控制器的操作11.1

CAN控制器模塊概述·

1、CAN技術(shù)簡介CAN總線的出現(xiàn)，使控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化成為可能，是國際公認的一種現(xiàn)場總線協(xié)議。CAN

（Controller

Area

Network)總線是德國Bosch公司為解決現(xiàn)代汽車中眾多的控制單元與測試儀器之間的數(shù)據(jù)交換而開發(fā)的一種串行數(shù)據(jù)通信協(xié)議。CAN總線問世以來，以高效率、低成本和快速性等特點迅速在汽車電子、測量儀器、控制系統(tǒng)得到廣泛的應(yīng)用。CAN協(xié)議一般用來管理控制器、傳感器、執(zhí)行器和人機接口之間的數(shù)

據(jù)傳輸；使用雙絞線，給用戶提供了一種低成本的系統(tǒng)連網(wǎng)方案。由于協(xié)議本身的優(yōu)點，總線上的數(shù)據(jù)絕對不會發(fā)生沖突、數(shù)據(jù)遺失等現(xiàn)象，使得CAN廣泛用于環(huán)境惡劣的工業(yè)現(xiàn)場和自動化生產(chǎn)線。11.1

CAN控制器模塊概述CAN協(xié)議對于許多領(lǐng)域的分布式測控是很有吸引力的，目前CAN已成為IS011898標準，其特性如下：

(1)結(jié)構(gòu)簡單，只有兩根線與外部相連，且內(nèi)部含有錯誤探測和管理模塊。(2)CAN是一種有效支持分布式控制和實時控制的串行通信網(wǎng)絡(luò)。

(3)CAN可以多主模式工作，網(wǎng)絡(luò)上任意一個節(jié)點均可在任意時刻主動地向網(wǎng)絡(luò)上的其它節(jié)點發(fā)送信息，而不分主從，節(jié)點之間有優(yōu)先級之分，因而通信方式靈活。

(4)CAN采用非破壞性位仲裁技術(shù)，優(yōu)先級發(fā)送，可以大大節(jié)省總線沖突仲裁時間，在重負荷下表現(xiàn)出良好的性能。

(5)CAN可以點對點、一點對多點(成組)及全局廣播等幾種方式傳送和接收數(shù)據(jù)。11.1

CAN控制器模塊概述

(6)CAN的直接通信距離最遠可達10km(傳輸速率為5Kbps)；最高通信速率可達1Mbps(傳輸距離為40m)。(7)CAN上的節(jié)點數(shù)實際可達110個。

(8)CAN數(shù)據(jù)鏈路層采用短幀結(jié)構(gòu)，每一幀為8個字節(jié)，易于糾錯?？蓾M足通常工業(yè)領(lǐng)域中控制命令、工作狀態(tài)及測試數(shù)據(jù)的一般要求，同時，8個字節(jié)不會占用總線時間過長，從而保證了通信的實時性。

(9)CAN每幀信息都有CRC校驗及其它檢錯措施，有效地降低了數(shù)據(jù)的錯誤率。

(10)CAN節(jié)點在錯誤嚴重的情況下，具有自動關(guān)閉的功能，使總線上其它節(jié)點不受影響。

(11)信號調(diào)制解調(diào)方式采用NBZ(非歸零)編碼解碼方式，并且采用插入填充位(位填充)技術(shù)。11.1

CAN控制器模塊概述·

CAN協(xié)議支持用于通信的4種不同的幀類型：數(shù)據(jù)幀：從發(fā)送節(jié)點到接收節(jié)點傳送數(shù)據(jù)。

遠程幀：主要用于請求信息，當節(jié)點A向節(jié)點B發(fā)送一個遠程幀，如果節(jié)點B中的數(shù)據(jù)幀信息與節(jié)點A有相同的標識符，節(jié)點B將做出應(yīng)答，并發(fā)送相應(yīng)的數(shù)據(jù)幀到總線上。錯誤幀：在總線檢測錯誤時，任意一個節(jié)點所發(fā)送的幀。

過載幀：在前后兩個數(shù)據(jù)幀或遠程幀之間提供一個額外的延時。11.1

CAN控制器模塊概述·

數(shù)據(jù)幀包含如下內(nèi)容（1）幀的起始；

（2）包含標志符和被發(fā)送信息類型的仲裁域；（3）包含數(shù)據(jù)位數(shù)的控制域；

（4）多達8個字節(jié)的數(shù)據(jù)域；（5）循環(huán)冗余檢查（CRC)位；

（6）應(yīng)答位；

（7）幀結(jié)束位CAN標準數(shù)據(jù)楨和擴展數(shù)據(jù)楨包含位數(shù)可填充位最大長度標準楨44～10823131擴展楨64～1282815611.1

CAN控制器模塊概述2、LF240x系列CAN控制器概述LF240x為第一個具有片上CAN控制模塊的DSP芯片，給用戶設(shè)計分布式或網(wǎng)絡(luò)化運動控制系統(tǒng)提供了方便。CAN控制器是一個16位的外設(shè)模塊，具有以下特性：（1）完全支持CAN2.0B協(xié)議；（2）提供6個郵箱對象，其數(shù)據(jù)長度為0-8個字節(jié)。（3）針對郵箱0、1和2、3有局域接收屏蔽寄存器。（4）可編程波特率；

★（5）可編程中斷配置；（6）可編程的CAN總線喚醒功能；★（7）自動回復(fù)遠程請求；（8）當發(fā)送出現(xiàn)錯誤或仲裁丟失數(shù)據(jù)時能自動重發(fā)；（9）總線錯誤診斷功能；

★

（10）自測試模式；（11）兩引腳通信，即CANTX和CANRX。11.1

CAN控制器模塊概述·

CAN控制器結(jié)構(gòu)框圖11.1

CAN控制器模塊概述·

CAN控制器模塊的內(nèi)存空間分配11.2郵箱·

1、CAN信息對象CAN允許通過數(shù)據(jù)楨來發(fā)送、接收和保存信息。LF2407的CAN控制器支持兩種不同的幀格式，即標準格式和擴展格式。SOF：數(shù)據(jù)幀的起始，表示數(shù)據(jù)楨從此處開始Identifier(標志符)：信息優(yōu)先：當兩個或更多節(jié)點競爭總線時，決定了信息的優(yōu)先級；信息過濾：決定一個傳輸?shù)男畔⒛芊癖籆AN模塊收到。11.2郵箱RTR：遠程傳輸請求位。用來區(qū)分來自遠程幀的數(shù)據(jù)楨SRR：替代遠程請求位。占用了標準數(shù)據(jù)楨的RTR位IDE：標準擴展位。區(qū)分標準和擴展幀r0和r1：保留DLC：數(shù)據(jù)長度代碼，表示在數(shù)據(jù)楨中字節(jié)的個數(shù)(0～8位)Data：4個16位字用于保存一個CAN信息的8字節(jié)數(shù)據(jù)域

CRC：包含一個16位循環(huán)冗余檢查計算，絕大部分信息均進行循環(huán)冗余檢查ACK：數(shù)據(jù)應(yīng)答

EOF：數(shù)據(jù)楨的結(jié)束11.2郵箱2、CAN郵箱寄存器郵箱標識符寄存器?MSGIDnH：標識符擴展位；接受屏蔽使能位，只與接收郵箱有關(guān)；自動應(yīng)答模式位，只與配置為發(fā)送的2、3郵箱有關(guān)；標識符，擴展幀高13位、標準幀11位。?MSGIDnL：標識符，擴展幀低16位?！?/p>

郵箱控制寄存器（MSGCTRLn）?RTR：遠程發(fā)送請求位。?DLC[3～0]：數(shù)據(jù)長度選擇位，只對發(fā)送郵箱有效。11.3

CAN控制寄存器···

1、郵箱方向/使能控制寄存器（MDER）：決定郵箱的使能位（ME）和郵箱2、3的方向。MD3/2：郵箱3/2發(fā)送/接收配置位，上電時復(fù)位為0；MEn：郵箱使能位。初始化時必須禁止使能位。·

2、發(fā)送控制寄存器（TCR）：控制信息的發(fā)送，發(fā)送請求設(shè)置和復(fù)位位（TRS和TRR）可進行獨立寫操作，只對發(fā)送郵箱有效?！A5～2：發(fā)送應(yīng)答位；TRS5～2：郵箱發(fā)送請求位；★

AA5～2：忽略應(yīng)答位；★

TRR5～2：發(fā)送請求復(fù)位位?！ぁぁぁ?/p>

3、接收控制寄存器（RCR）：控制信息的接收和遠程幀的處理，僅對接收郵箱有效。RFP3～0：遠程請求懸掛位；

★

RLM3～0：接收信息丟失標志位；RMP3～0：接收信息懸掛位；

★

OPC3～0：信息覆蓋保護使能位。11.3

CAN控制寄存器··

4、主控制寄存器（MCR）：用于控制CAN內(nèi)核模塊的屬性SUSP：仿真掛起操作選擇位，對接收郵箱無效；·CCR：改變配置請求位；·PDR：低功耗模式請求位；·DBO：數(shù)據(jù)字節(jié)次序；·WUBA：總線喚醒偉；·CDR：數(shù)據(jù)域改變請求位；·ABO：自動恢復(fù)總線位；·STM：自測試模式使能位；·MBNR：郵箱2、3選擇位，對它們的數(shù)據(jù)域進行寫操作及配置遠程幀懸掛。11.3

CAN控制寄存器

5、位配置寄存器（BCR1和BCR2）：使用合適的網(wǎng)絡(luò)定時參數(shù)配置CAN節(jié)點。只有在CAN處于復(fù)位模式下（CCR=1），才能對位定時器進行配置。

6、錯誤狀態(tài)寄存器（ESR）：用于顯示在操作期間發(fā)生的錯誤，系統(tǒng)只保留第一個錯誤，后續(xù)錯誤不會改變寄存器的狀態(tài)。

7、全局狀態(tài)寄存器（GSR）：反映CAN控制器的一些功能狀態(tài)。

8、錯誤計數(shù)寄存器（CEC）：包含兩個錯誤計數(shù)器，即接收（REC）和發(fā)送（TEC），他們的值都可以通過

CPU接口從CEC讀取。11.3

CAN控制寄存器·

9、CAN中斷邏輯從CAN外設(shè)模塊到外設(shè)中斷擴展(PIE)控制有兩個中斷請求：郵箱中斷和錯誤中斷。下列CAN信息處理事件會產(chǎn)生一個中斷：?郵箱中斷：成功接收或發(fā)送了一個信息后，該事件會產(chǎn)生一個郵箱中斷中止應(yīng)答中斷：一個發(fā)送信息操作被中止，該事件會產(chǎn)生一個錯誤中斷寫拒絕中斷：CPU試圖寫訪問一個郵箱，但是被拒絕，就會產(chǎn)生一個錯誤中斷喚醒中斷：CAN喚醒后，產(chǎn)生該中斷。當時鐘沒有工作時，該事件會產(chǎn)生一個錯誤中斷接收信息丟失中斷：一個舊信息被新信息所覆蓋，該事件會產(chǎn)生一個錯誤中斷總線關(guān)中斷：CAN模塊進入總線關(guān)狀態(tài)，該事件會產(chǎn)生一個錯誤中斷消極錯誤中斷：CAN模塊進入消極錯誤模式，該事件會產(chǎn)生一個錯誤中斷警告級別中斷：一個或兩個錯誤計數(shù)器的值大于或等于96，該事件會產(chǎn)生一個錯誤中斷???????注意：當產(chǎn)生CAN中斷時，用戶應(yīng)該檢查CAN中斷標志寄存器（CAN_IFR）的所有位，確定是否有1個或多個標志位被置位。如果有1或多個標志位被置位，則執(zhí)行相應(yīng)的中斷服務(wù)程序（ISR）。即使CAN_IFR有多個標志位被置位，也僅產(chǎn)生一次核心中斷。11.3

CAN控制寄存器·······CAN中斷標志寄存器（CAN_IFR）MIFx（x=5~0）：郵箱5～0中斷標志位；

RMLIF：接收信息丟失中斷標志位；

AAIF：中止應(yīng)答中斷標志位；WDIF：寫拒絕中斷標志位；WUIF：喚醒中斷標志位；BOIF：總線關(guān)閉中斷標志位；EPIF：消極錯誤中斷標志位；WLIF：錯誤警告中斷標志位·

CAN中斷屏蔽寄存器（CAN_IMR）：設(shè)置同CAN_IFR

類似，但是中斷優(yōu)先級選擇位MIL和不一樣。如果一個屏蔽位被置位，則PIE控制的相應(yīng)中斷請求被使能。11.3

CAN控制寄存器局部接收中斷屏蔽高/低位寄存器n（LAMn_H/L）CAN控制器在接收信息時，先將要接收的信息的標識符與相應(yīng)接收郵箱的標識符進行比較，只有標識符相同的信息才能被接收。CAN控制器的接收濾波器使得接收郵箱可以忽略更多的位來接收信息。LAMI：局部接收屏蔽標識符擴充位。LAMn[28～16]：高13位局部接收屏蔽位。LAMn[15～0]：低16位局部接收屏蔽位。11.4

CAN控制器的操作·

CAN控制器的操作分成以下三大步1．初始化CAN控制器2．信息的發(fā)送3．信息的接收11.4

CAN控制器的操作1．初始化CAN控制器初始化