CAN控制器芯片介紹.pptx

1、第四章 CAN網(wǎng)絡(luò)控制器及其相關(guān)芯片,CAN總線收發(fā)器PCA82C250/PCA82C251 獨(dú)立的控制芯片SJA1000及其使用 帶有CAN接口芯片的DSP2407及其使用,CAN總線收發(fā)器PCA82C250/PCA82C251,PCA82C250/251是CAN協(xié)議控制器和物理總線的接口。此器件對(duì)總線提供差動(dòng)發(fā)送能力，對(duì)CAN控制器提供差動(dòng)接收能力。又稱(chēng)為總線驅(qū)動(dòng)器。 PCA82C251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,收發(fā)器主要特性,完全符合ISO11898標(biāo)準(zhǔn)； 高速率（最高達(dá)1Mbps）； 具有抗汽車(chē)環(huán)境中的瞬間干擾，保護(hù)總線能力；

2、斜率控制，降低射頻干擾（RFI）； 差分接收器，抗寬范圍的共模干擾，抗電磁干擾（EMI） 熱保護(hù)； 防止電池和地之間的發(fā)生短路； 低電流待機(jī)模式； 未上電的節(jié)點(diǎn)對(duì)總線無(wú)影響； 可連接110個(gè)節(jié)點(diǎn)。,PCA82C250功能框圖,硬件結(jié)構(gòu),PCA82C250管腳圖,工作模式,高速模式 管腳8接地。在高速工作模式下，發(fā)送器輸出級(jí)晶體管將以盡可能快的速度打開(kāi)、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(wèn)題。 斜率控制模式 對(duì)于較低速度或較短總線長(zhǎng)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

3、斜率可通過(guò)由管腳8接至地的連接電阻進(jìn)行控制。斜率正比于管腳8的電流輸出。,工作模式,準(zhǔn)備模式 管腳8如果接至高電平，則電路進(jìn)入低電流待機(jī)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。,管腳RS選擇的三種不同工作模式,獨(dú)立的控制芯片SJA1000及其使用,SJA1000是一個(gè)獨(dú)立的CAN控制器，它在汽車(chē)和普通的工業(yè)應(yīng)用上有先進(jìn)的特征。由于它和PCA82C200在硬件和軟件都兼容，因此它將會(huì)替代PCA82C200，SJA1000有一系列先進(jìn)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(hù)方面非常重要。,操作模式,BasicCAN模式 和PCA82C200兼容。BasicCAN模式是上電后默認(rèn)

4、的操作模式，因此用PCA82C200開(kāi)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。 PeliCAN模式 是新的操作模式。它能夠處理所有CAN2.0B規(guī)范的幀類(lèi)型。而且它還提供一些增強(qiáng)功能，使SJA1000能應(yīng)用于更寬的領(lǐng)域。 工作模式通過(guò)時(shí)鐘分頻寄存器中的CAN模式位來(lái)選擇，復(fù)位時(shí)默認(rèn)模式是Basic CAN模式。,SJA1000控制器結(jié)構(gòu)圖,由主控制器進(jìn)行管理控制、將欲收發(fā)的信息（報(bào)文），轉(zhuǎn)換為CAN規(guī)范的CAN幀，通過(guò)CAN收發(fā)器，在CAN BUS上交換信息。,SJA1000控制器結(jié)構(gòu),CAN核心模塊 根據(jù)CAN規(guī)范控制CAN幀的發(fā)送和接收。收到一個(gè)報(bào)文時(shí)，CAN核

5、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(gè)報(bào)文時(shí)則相反。 接口管理邏輯 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(guò)復(fù)用的地址/數(shù)據(jù)總線，與主控制器聯(lián)系。,SJA1000控制器結(jié)構(gòu),發(fā)送緩沖器 用于存儲(chǔ)一個(gè)完整的擴(kuò)展的或標(biāo)準(zhǔn)的報(bào)文。當(dāng)主控制器初始發(fā)送時(shí)，接口管理邏輯會(huì)使CAN核心模塊從發(fā)送緩沖器讀CAN報(bào)文。 驗(yàn)收濾波器 通過(guò)這個(gè)可編程的濾波器能確定主控制器要接收哪些報(bào)文。 接收FIFO 用于存儲(chǔ)所有收到的報(bào)文，儲(chǔ)存報(bào)文的多少由工作模式?jīng)Q定，最多能存儲(chǔ)32個(gè)報(bào)文。因?yàn)閿?shù)據(jù)超載可能性被大大降低，這使用戶(hù)能更靈活地指定中斷服務(wù)和中斷優(yōu)先級(jí)。,SJA1000的內(nèi)部

6、結(jié)構(gòu)及功能,SJA1000的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及功能,接口管理邏輯（IML） 接口管理邏輯解釋來(lái)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(xiě)、時(shí)鐘、使能等控制信號(hào)線與主控制CPU相連接。 發(fā)送緩沖器（TXB） 發(fā)送緩沖器是CPU 和BSP（位流處理器）之間的接口，能夠存儲(chǔ)發(fā)送到CAN網(wǎng)絡(luò)上的完整信息，緩沖器長(zhǎng)13個(gè)字節(jié)，由CPU 寫(xiě)入、BSP 讀出。,SJA1000的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及功能,接收緩沖器（RXB，RXFIFO） 接收緩沖器是驗(yàn)收濾波器和CPU之間的接口，用來(lái)儲(chǔ)存從CAN 總線上接收的信息，接收緩沖器（RXB，13個(gè)字節(jié)）作為接

7、收FIFO（RXFIFO，長(zhǎng)64個(gè)字節(jié)）的一個(gè)窗口，可被CPU訪問(wèn)，CPU在此FIFO的支持下可以在處理信息的時(shí)候接收其它信息。 驗(yàn)收濾波器（ACF） 驗(yàn)收濾波器把它其中的數(shù)據(jù)和接收的識(shí)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(cè)試中，所有的信息都保存在RXFIFO中。,SJA1000的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及功能,位流處理器（BSP） 位流處理器是一個(gè)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(cuò)誤檢測(cè)、仲裁填充和錯(cuò)誤處理。 位時(shí)序邏輯（BTL） 位時(shí)序邏輯監(jiān)視串口的CAN總線和處理與總線有關(guān)的位時(shí)序。它在信息開(kāi)頭的總線傳輸時(shí)同步CAN 總線位流（

8、硬同步），接收信息時(shí)再次同步下一次傳送（軟同步）BTL 還提供了可編程的間段來(lái)補(bǔ)償傳播延遲時(shí)間、相位轉(zhuǎn)換（例如：由于振蕩漂移）和定義采樣點(diǎn)和一位時(shí)間內(nèi)的采樣次數(shù)。 錯(cuò)誤管理邏輯（EML） EML負(fù)責(zé)傳送層模塊的錯(cuò)誤管制。它接收BSP 的出錯(cuò)報(bào)告。通知BSP 和IML 進(jìn)行錯(cuò)誤統(tǒng)計(jì)。,SJA1000控制器引腳,SJA1000 DIP28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,SJA1000引腳排列與引腳功能表,SJA1000的特征,與PCA82C200完全兼容的功能。 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。 可編程

9、的CAN輸出驅(qū)動(dòng)器-對(duì)各種物理層的分界面。 CAN位頻率高達(dá)1Mbit/s-SJA1000覆蓋了位頻率的所有范圍，包括高速應(yīng)用,SJA1000的特征,改良的PCA82C200功能 CAN2.0B(passive)-SJA1000的CAN2.0B passive特征允許CAN控制器接收有29位標(biāo)識(shí)符的報(bào)文。 64個(gè)字節(jié)接收FIFO-接收FIFO，可以存儲(chǔ)高達(dá)21個(gè)報(bào)文，這延長(zhǎng)了最大中斷服務(wù)時(shí)間，避免了數(shù)據(jù)超載。 24MHz時(shí)鐘頻率-微處理器的訪問(wèn)更快和CAN的位定時(shí)選擇更多。 接收比較器旁路-減少內(nèi)部延遲，由于改進(jìn)的位定時(shí)編程，使CAN總線長(zhǎng)度更長(zhǎng)。,SJA1000的特征,PeliCAN模式的增

10、強(qiáng)功能 CAN2.0B active-CAN2.0B active支持帶有29位標(biāo)識(shí)符的網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展應(yīng)用。 發(fā)送緩沖器-有11位或29位標(biāo)識(shí)符的報(bào)文的單報(bào)文發(fā)送緩沖器。 增強(qiáng)的驗(yàn)收濾波器-兩個(gè)驗(yàn)收濾波器模式，支持11位和29位標(biāo)識(shí)符的濾波。 可讀的錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器、可編程的出錯(cuò)警告界限、錯(cuò)誤代碼捕捉寄存器、出錯(cuò)中斷-支持錯(cuò)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(hù)、系統(tǒng)優(yōu)化。,SJA1000的特征,PeliCAN模式的增強(qiáng)功能 仲裁丟失捕捉中斷-支持系統(tǒng)優(yōu)化包括報(bào)文延遲時(shí)間的分析。 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。 僅聽(tīng)模式-SJA1000能夠作為一個(gè)認(rèn)可的CAN監(jiān)控器

11、操作，可以分析CAN總線通信或進(jìn)行自動(dòng)位速率檢測(cè)。 自測(cè)試模式-支持全部CAN節(jié)點(diǎn)的功能自測(cè)試或在一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)的自接收。,BasicCAN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(guò)象RAM一樣的片內(nèi)寄存器讀寫(xiě)來(lái)實(shí)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(yàn)收代碼寄存器,驗(yàn)收屏蔽寄存器,.,.,CAN BUS,BasicCAN模式,復(fù)位模式 當(dāng)硬件復(fù)位或控制器掉線總線狀態(tài)位時(shí)會(huì)自動(dòng)進(jìn)入復(fù)位模式。 工作模式 是通過(guò)置位控制寄存器的復(fù)位請(qǐng)求位激活的,BasicCAN

12、 地址表,波特率設(shè)定,總線定時(shí)寄存器0 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(shí)這個(gè)寄存器是可以被訪問(wèn)（讀/寫(xiě)）的。在BasicCAN模式中總是FFH。波特率預(yù)設(shè)值（BRP） CAN系統(tǒng)時(shí)鐘tSCL的周期是可編程的，而且決定了相應(yīng)的位時(shí)序。CAN系統(tǒng)時(shí)鐘由如下公式計(jì)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,波特率設(shè)定,同步跳轉(zhuǎn)寬度(SJW) 為了補(bǔ)償在不同總線控制器的時(shí)鐘振蕩器之間的相位偏移，任何總線控制器必須在當(dāng)前傳送的相關(guān)信號(hào)邊沿重新

13、同步。同步跳轉(zhuǎn)寬度，定義了每一位周期可以被重新同步，縮短或延長(zhǎng)的時(shí)鐘周期的最大數(shù)目： tSJW=tSCL(2SJW.1+SJW.0+1),波特率設(shè)定,總線定時(shí)寄存器1（BTR1) 總線定時(shí)寄存器1定義了每個(gè)位周期的長(zhǎng)度、采樣點(diǎn)的位置和在每個(gè)采樣點(diǎn)的采樣數(shù)目。在復(fù)位模式中，這個(gè)寄存器可以被讀/寫(xiě)訪問(wèn)，在PeliCAN模式的工作模式中，這個(gè)寄存器是只讀的，在BasicCAN模式中總是FFH。,波特率設(shè)定,時(shí)間段1（TSEG1）和時(shí)間段（TSEG2） TSEG1=tSCL(8TSEG1.3+4TSEG1.2+2TSEG1.1+TSEG1.0+1) TSEG2=tSCL(4TSEG2.2+2TSEG2.1+TSEG2.0