基于SJA1000的CAN通信

郭丹丹　楊瀛陸

摘 要：本文介紹了CAN總線(xiàn)的概念，給出了SJA1000控制器的基本功能，原理框圖，描述了軟件設(shè)計(jì)的流程，分為初始化、發(fā)送和接收流程，給出了上位機(jī)測(cè)試軟件界面，總結(jié)SJA1000是很好的CAN通訊控制器。

關(guān)鍵詞：CAN；SJA1000控制器；硬件設(shè)計(jì)框圖

中圖分類(lèi)號(hào)：TN915 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1 CAN總線(xiàn)概述

CAN總線(xiàn)（Controller Area Network）是眾多現(xiàn)場(chǎng)通信總線(xiàn)的一種，它屬于串行數(shù)據(jù)通訊總線(xiàn)。CAN網(wǎng)絡(luò)最大通訊距離為10km（5kbps），通訊速率可配置最高可達(dá)1Mbps（40m）。

2 SJA1000獨(dú)立控制器簡(jiǎn)介

CAN總線(xiàn)器件有兩種：一種是獨(dú)立CAN控制器；另外一種是片上微控制器的總線(xiàn)控制器。SJA1000CAN控制器屬于獨(dú)立的CAN控制器，因?yàn)樗С諧AN2.0B規(guī)約，軟件和硬件都兼容之前的同類(lèi)型芯片PCA82C200，技術(shù)相對(duì)比較成熟，并能應(yīng)用在汽車(chē)和工業(yè)環(huán)境下，因此應(yīng)用的范圍比較廣泛。SJA1000的主要特性為：

（1）硬件的外特性與CAN總線(xiàn)控制器PCA82C200兼容；（2）軟件操作和使用與PCA82C200兼容；（3）增加了擴(kuò)展接收緩沖器；（4）在通信上支持CAN2.0B協(xié)議；（5）同時(shí)支持11位和29位標(biāo)識(shí)符；（6）通訊速率1Mbits/s；（7）對(duì)于增強(qiáng)CAN模式的支持；（8）時(shí)鐘頻率可以支持到24MHz；（9）對(duì)于微處理器接口支持多種；（10）CAN輸出配置可編程；芯片的工作溫度范圍-40℃～+125℃。

3 硬件設(shè)計(jì)框圖

板卡集成了1片PCI9054總線(xiàn)接口芯片，它負(fù)責(zé)PCI總線(xiàn)接口的轉(zhuǎn)換；1片Cyclone III系列的FPGA（EP3C25F324），它負(fù)責(zé)輸出控制信號(hào)和初始化CAN控制器；4片CAN控制器（SJA1000），它負(fù)責(zé)并行數(shù)據(jù)總線(xiàn)到CAN總線(xiàn)協(xié)議的轉(zhuǎn)換；4片CAN總線(xiàn)接口控制器（PCA82C250），它負(fù)責(zé)TTL的CAN總線(xiàn)信號(hào)到符合ISO 11898標(biāo)準(zhǔn)的CAN總線(xiàn)信號(hào)的轉(zhuǎn)換；2片高速數(shù)字隔離器（ADuM1410），它實(shí)現(xiàn)CAN總線(xiàn)控制器的數(shù)字信號(hào)與CAN總線(xiàn)接口控制器的數(shù)字信號(hào)的隔離。另外，板卡還集成了電平轉(zhuǎn)換芯片（TXS0108EPWR）、隔離電源模塊、EEPROM（93LC56）配置芯片、Flash存儲(chǔ)器（EPCS16）、狀態(tài)指示燈和JTAG/AS下載座等。

4 軟件設(shè)計(jì)

軟件設(shè)計(jì)思想：

CAN通信分為兩種模式：基本模式和擴(kuò)展模式，擴(kuò)展模式較為復(fù)雜，本文以基本模式為范例講述CAN的通信流程。

軟件從整體上分為：初始化，發(fā)送和接收三個(gè)部分。

注意一些寄存器只在PeliCAN 模式有效控制寄存器就僅在BasicCAN 模式里有效而且一些寄存器是只讀的或只寫(xiě)的還有一些只能在復(fù)位模式中訪(fǎng)問(wèn)。

4.1 初始化。SJA1000的初始化只有在復(fù)位模式下才可以進(jìn)行。芯片的初始化包括工作方式的設(shè)定、芯片的接收屏蔽寄存器（AMR）設(shè)置和芯片的接收代碼寄存器（ACR）的設(shè)置、芯片的總線(xiàn)時(shí)序寄存器的設(shè)置、芯片的輸出模式寄存器和芯片的中斷寄存器的設(shè)置等。初始化設(shè)置完成，需要設(shè)定SJA1000芯片進(jìn)入工作模式，然后就可以進(jìn)行正常的通訊。芯片的初始化步驟如下：（1）關(guān)閉中斷，進(jìn)入復(fù)位模式；（2）配置接收屏蔽寄存器（AMR）和配置接收代碼寄存器（ACR）；（3）配置波特率；（4）輸出寄存器的配置（建議選擇開(kāi)開(kāi)漏輸出）；（5）配置basican模式，關(guān)閉CLKOUT輸出；（6）打開(kāi)數(shù)據(jù)溢出中斷、錯(cuò)誤中斷、發(fā)送中斷和接收中斷（中斷寄存器）；（7）進(jìn)入工作模式。

4.2 發(fā)送數(shù)據(jù)。發(fā)送數(shù)據(jù)的流程相對(duì)簡(jiǎn)單主要是配置設(shè)備的ID，發(fā)送數(shù)據(jù)長(zhǎng)度，然后把需要發(fā)送數(shù)據(jù)放到buffer即可，（表1為發(fā)送區(qū)列表）發(fā)送數(shù)據(jù)流程如下：（1）首先判斷上次發(fā)送數(shù)據(jù)是否完成；（2）判斷發(fā)送緩沖區(qū)是否鎖定；（3）如果數(shù)據(jù)發(fā)送完成并且發(fā)送緩沖區(qū)沒(méi)有鎖定；（4）啟動(dòng)發(fā)送。

4.3 接收數(shù)據(jù)

（1）判斷中斷寄存器是否有接收中斷；（2）如果有接收中斷則判斷狀態(tài)寄存器是否有數(shù)據(jù)；（3）狀態(tài)寄存器中有數(shù)據(jù)那么判斷報(bào)文是否有效；（4）如果有效，那么從接收buffer中獲取接收數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度和數(shù)據(jù)屬于遠(yuǎn)程幀還是數(shù)據(jù)幀，然后開(kāi)始接收數(shù)據(jù)；（5）接收數(shù)據(jù)完成清buffer，以便下次接收數(shù)據(jù)。

結(jié)語(yǔ)

本文以使用SJA1000作為CAN通信的控制芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送和接收，在基本模式下滿(mǎn)足了通信的需要并且滿(mǎn)足了對(duì)于CAN通信參數(shù)的設(shè)置，在效率測(cè)試中可以實(shí)現(xiàn)1ms周期接收數(shù)據(jù)64小時(shí)不丟包。通過(guò)搭建的測(cè)試界面，不但大大地方便了通信的調(diào)試，而且驗(yàn)證了邏輯功能以及驅(qū)動(dòng)和動(dòng)態(tài)庫(kù)的可靠性。

參考文獻(xiàn)

[1]郭發(fā)東.P89V51RD2與SJA1000實(shí)現(xiàn)CAN節(jié)點(diǎn)實(shí)例[J].山東科學(xué)，2006.