基于SJA1000的CAN通信

郭丹丹楊瀛陸（.鄭州同源電力設(shè)計有限公司，河南 鄭州 450000；.北京軒宇空間科技有限公司，北京 00085）

基于SJA1000的CAN通信

郭丹丹1楊瀛陸2
（1.鄭州同源電力設(shè)計有限公司，河南 鄭州 450000；2.北京軒宇空間科技有限公司，北京 100085）

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

CAN；SJA1000控制器；硬件設(shè)計框圖

1 CAN總線概述

CAN總線（Controller Area Network）是眾多現(xiàn)場通信總線的一種，它屬于串行數(shù)據(jù)通訊總線。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)立控制器簡介

CAN總線器件有兩種：一種是獨(dú)立CAN控制器；另外一種是片上微控制器的總線控制器。SJA1000CAN控制器屬于獨(dú)立的CAN控制器，因為它支持CAN2.0B規(guī)約，軟件和硬件都兼容之前的同類型芯片PCA82C200，技術(shù)相對比較成熟，并能應(yīng)用在汽車和工業(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）同時支持11位和29位標(biāo)識符；（6）通訊速率1Mbits/s；（7）對于增強(qiáng)CAN模式的支持；（8）時鐘頻率可以支持到24MHz；（9）對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)計框圖

板卡集成了1片PCI9054總線接口芯片，它負(fù)責(zé)PCI總線接口的轉(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)總線到CAN總線協(xié)議的轉(zhuǎn)換；4片CAN總線接口控制器（PCA82C250），它負(fù)責(zé)TTL的CAN總線信號到符合ISO 11898標(biāo)準(zhǔn)的CAN總線信號的轉(zhuǎn)換；2片高速數(shù)字隔離器（ADuM1410），它實現(xiàn)CAN總線控制器的數(shù)字信號與CAN總線接口控制器的數(shù)字信號的隔離。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存儲器（EPCS16）、狀態(tài)指示燈和JTAG/AS下載座等。

表1

4 軟件設(shè)計

軟件設(shè)計思想：

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的還有一些只能在復(fù)位模式中訪問。

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、芯片的總線時序寄存器的設(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（建議選擇開開漏輸出）；（5）配置basican模式，關(guān)閉CLKOUT輸出；（6）打開數(shù)據(jù)溢出中斷、錯誤中斷、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)的流程相對簡單主要是配置設(shè)備的ID，發(fā)送數(shù)據(jù)長度，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)沒有鎖定；（4）啟動發(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)的長度和數(shù)據(jù)屬于遠(yuǎn)程幀還是數(shù)據(jù)幀，然后開始接收數(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

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，在基本模式下滿足了通信的需要并且滿足了對于CAN通信參數(shù)的設(shè)置，在效率測試中可以實現(xiàn)1ms周期接收數(shù)據(jù)64小時不丟包。通過搭建的測試界面，不但大大地方便了通信的調(diào)試，而且驗證了邏輯功能以及驅(qū)動和動態(tài)庫的可靠性。

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

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