CAN總線單濾波驗(yàn)收碼和屏蔽碼換算程序的開發(fā)

趙 佳

（中通客車控股股份有限公司，山東 聊城 252000）

隨著CAN總線通訊技術(shù)在商用車上的廣泛應(yīng)用，研究分析CAN總線傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息對于檢測電器故障有很大幫助[1]。中通客車選擇較實(shí)用的周立功USBCAN-Ⅱ板卡和ZLG CANTest通用測試軟件為工具采集報(bào)文數(shù)據(jù)。使用中默認(rèn)驗(yàn)收碼為0x00000000，屏蔽碼為0xFFFFFFFF，數(shù)據(jù)顯示域采集到的是CAN總線中所有交換的通訊數(shù)據(jù)。要想單獨(dú)采集某一特定ID的數(shù)據(jù)，必須根據(jù)ID正確設(shè)置驗(yàn)收碼和屏蔽碼。筆者根據(jù)USBCAN-Ⅱ板卡內(nèi)部的SJA1000獨(dú)立CAN控制器的濾波原理，應(yīng)用VB語言開發(fā)出一套針對SJA1000芯片的單濾波驗(yàn)收碼和屏蔽碼換算程序。

1 SJA1000獨(dú)立CAN控制器

SJA1000是Philips公司PCA82C200的替代產(chǎn)品。它是應(yīng)用于汽車和一般工業(yè)環(huán)境的獨(dú)立CAN總線控制器，具有完成CAN通信協(xié)議所要求的全部功能[2-3]。SJA1000芯片是目前廣泛流行的CAN總線器件之一，經(jīng)過簡單總線連接的SJA1000，可實(shí)現(xiàn)CAN總線的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的所有功能。圖1是SJA1000芯片的硬件結(jié)構(gòu)框圖。

CAN核心模塊負(fù)責(zé)CAN信息幀的收發(fā)和CAN協(xié)議的實(shí)現(xiàn)，接口管理邏輯負(fù)責(zé)同外部主控制器的接口。該單元中的每一個(gè)寄存器都可由主控制器通過SJA 1000的地址/數(shù)據(jù)總線訪問[4-5]。發(fā)送緩沖區(qū)可存貯一個(gè)長度為13個(gè)字節(jié)的完整信息幀。主控制器可直接將標(biāo)識(shí)符和數(shù)據(jù)送入發(fā)送緩沖區(qū)，然后置位命令寄存器CMR中的發(fā)送請求位TR，啟動(dòng)CAN核心模塊讀取發(fā)送緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)。按CAN協(xié)議封裝成一完整CAN信息幀，通過收發(fā)器發(fā)往總線。驗(yàn)收濾波器單元負(fù)責(zé)完成接收信息的濾波功能，只有驗(yàn)收濾波通過且無差錯(cuò)，才把接收的信息幀送入接收FIFO緩沖區(qū)，且置位接收緩沖區(qū)狀態(tài)標(biāo)志SR.0，表明接收緩沖區(qū)中已有成功接收的信息幀[6-9]。

SJA1000有兩種工作模式：基本模式和增強(qiáng)模式。在基本模式下，SJA1000只可收發(fā)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)幀（標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)幀的標(biāo)識(shí)符為11位），且錯(cuò)誤報(bào)警的極限值不能修改；在增強(qiáng)模式下，SJA1000既可接收標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)幀，也可接收擴(kuò)展數(shù)據(jù)幀（擴(kuò)展數(shù)據(jù)幀的標(biāo)識(shí)符為29位），并且可修改錯(cuò)誤報(bào)警的極限值[10]。SJA1000具有更加靈活的濾波方式，能夠根據(jù)數(shù)據(jù)幀的標(biāo)識(shí)符有選擇地接收一些數(shù)據(jù)幀。

2 SJA1000濾波器工作原理

SJA1000驗(yàn)收濾波器由4個(gè)驗(yàn)收碼寄存器（ACR0、ACR1、ACR2、ACR3） 和 4 個(gè)驗(yàn)收屏蔽寄存器（AMR0、AMR1、AMR2、AMR3）組成[11]。這8 個(gè)寄存器在 SJA1000的復(fù)位模式下可由主控制器設(shè)置。通過對這些寄存器的設(shè)置，可對接收信息構(gòu)成非常靈活的濾波。SJA1000兼容CAN2.0B技術(shù)規(guī)范，具有標(biāo)準(zhǔn)幀和擴(kuò)展幀兩種幀格式。每種幀格式都有單濾波和雙濾波功能，所以SJA1000共有四種濾波方式。客車CAN通訊遵循的SAE J1939協(xié)議基于CAN2.0B規(guī)范，但只使用擴(kuò)展幀格式全面定義整車網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)化通信。因此，本文主要研究濾波方式為單濾波，接收幀為擴(kuò)展幀時(shí)的情形。圖2為擴(kuò)展幀單濾波工作邏輯流程圖。

單濾波驗(yàn)收濾波器由4個(gè)驗(yàn)收碼寄存器和4個(gè)驗(yàn)收屏蔽寄存器組成，總線上的信息只有通過了它的驗(yàn)收濾波才予以接收。從圖2中可以看出，接受信息位首先與驗(yàn)收代碼位進(jìn)行同或邏輯計(jì)算，結(jié)果再與驗(yàn)收屏蔽位進(jìn)行或邏輯計(jì)算，最后經(jīng)過與門判斷是否接收。如果把相應(yīng)的一個(gè)驗(yàn)收碼寄存器和驗(yàn)收屏蔽寄存器看作一組，那么四組寄存器共32位，而接收的CAN信息位（29位擴(kuò)展幀標(biāo)識(shí)符ID+1位遠(yuǎn)程傳輸請求位RTR）為30位，ACR3和AMR3的最后兩位需進(jìn)行置位處理[12]。

3 單濾波驗(yàn)收碼和屏蔽碼換算程序開發(fā)

在實(shí)際應(yīng)用中，常用8位十六進(jìn)制數(shù)表示CAN擴(kuò)展幀的ID。在進(jìn)行驗(yàn)收碼換算程序設(shè)計(jì)時(shí)，必須先把十六進(jìn)制的數(shù)據(jù)表示成二進(jìn)制的數(shù)據(jù)。在十六進(jìn)制轉(zhuǎn)二進(jìn)制的過程中，8位十六進(jìn)制數(shù)表示為32位二進(jìn)制后要舍去前3位。這是因?yàn)镾AE J1939中定義擴(kuò)展幀的ID為29位，十六進(jìn)制轉(zhuǎn)為二進(jìn)制后的前3位無效。而在計(jì)算驗(yàn)收碼時(shí)，需在29位二進(jìn)制的數(shù)的后面補(bǔ)上“011”3位湊足32位，然后再轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制的驗(yàn)收碼?！?11”中的“0”是SAE J1939中RTR的規(guī)定值，“11”是對ACR3的最后兩位的置位。

通過以上分析，可以應(yīng)用VB語言制作一個(gè)計(jì)算CAN擴(kuò)展幀ID單濾波驗(yàn)收碼和屏蔽碼的簡單程序。

部分主要程序代碼如下：

其中：ch（）為 16 進(jìn)制轉(zhuǎn)二進(jìn)制的函數(shù)，xch（）為二進(jìn)制轉(zhuǎn)十六進(jìn)制的函數(shù)[13]。

編寫完成后生成exe格式的可執(zhí)行文件，通過計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)水溫信號的ID的驗(yàn)收碼和屏蔽碼進(jìn)行驗(yàn)證，結(jié)果換算成功。如圖3所示。

這個(gè)小程序解決了利用USBCAN-Ⅱ板卡，采集客車CAN通訊測試中某一特定ID數(shù)據(jù)的問題。對降低換算時(shí)間，提高數(shù)據(jù)采集效率有很大幫助。

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