测控总线技术第七章精选文档.ppt

测控总线技术第七章本讲稿第一页，共九十二页7.4 独立独立CAN控制器控制器SJA10007.4.1 特性7.4.2 一般说明7.4.3 方框图7.4.4 引脚排列7.4.5 功能说明7.4.6 极限值7.4.7 热特性7.4.8 直流特性7.4.9 交流特性本讲稿第二页，共九十二页7.4.1 特性特性与PCA82C200独立CAN控制器引脚兼容；与PCA82C200独立CAN控制器电气兼容；PCA82C200模式（BasicCAN模式是默认的）；扩展的接收缓冲器（64字节FIFO）；与CAN 2.0B协议兼容(在PCA82C200兼容模式中扩展帧认可)；既支持29位标识符，也支持11位标识符；本讲稿第三页，共九十二页位速率可达1Mbps；PeliCAN模式扩展：本讲稿第四页，共九十二页24MHz时钟频率；与各种微控制器的接口；可编程的CAN输出驱动器配置；扩展的环境温度范围（-40 125）。本讲稿第五页，共九十二页7.4.2 一般说明一般说明SJA1000CAN独立控制器是PHILIPS半导体PCA82C200 CAN控制器（BasicCAN）的替代产品。另外，增加了一种新的工作模式（PeliCAN），这种模式支持具有很多新特性的CAN 2.0B协议规范。两种封装形式：一种为28引脚的塑质双列式封装（DIP28）；另一种为28引脚的塑质小型线外封装（SO28）。本讲稿第六页，共九十二页7.4.3 方框图方框图本讲稿第七页，共九十二页7.4.4 引脚排列引脚排列本讲稿第八页，共九十二页本讲稿第九页，共九十二页本讲稿第十页，共九十二页7.4.5 功能说明功能说明1 CAN控制器模块的说明2 CAN控制器的详细说明3 BasicCAN模式4 PeliCAN模式5 公共寄存器本讲稿第十一页，共九十二页1 CAN控制器模块的说明控制器模块的说明1).接口管理逻辑（IML）2).发送缓冲器（TXB）3).接受缓冲器（RXB）4).接受过滤器（ACF)5).位流处理器（BSP）6).位定时逻辑（BTL）7).错误管理逻辑（EML）本讲稿第十二页，共九十二页机电工程与自动化学院 逻辑管理接口 逻辑管理接口IML发送缓冲器接收过滤器位流处理器错误管理逻辑位时序逻辑接收缓冲器振荡器复位解释来自CPU的命令控制CAN寄存器的寻址，向CPU提供中断信息和状态信息本讲稿第十三页，共九十二页机电工程与自动化学院 逻辑管理接口发送缓冲器TXB接收过滤器位流处理器错误管理逻辑位时序逻辑接收缓冲器振荡器复位CPU和BSP（位流处理器）之间的接口。它能够存储要通过CAN网络发送的一条完整报文 本讲稿第十四页，共九十二页机电工程与自动化学院 逻辑管理接口发送缓冲器接收过滤器位流处理器错误管理逻辑位时序逻辑接收缓冲器RXB振荡器复位接受过滤器和CPU之间的接口，用来存储从CAN总线上接受并被确认的信息 本讲稿第十五页，共九十二页 逻辑管理接口发送缓冲器接收过滤器位流处理器错误管理逻辑位时序逻辑接收缓冲器振荡器复位BSP是一个在发送缓冲器、RXFIFO和CAN总线之间控制数据流的队列发生器。还执行总线上的错误检测、仲裁、填充和错误处理。本讲稿第十六页，共九十二页机电工程与自动化学院 逻辑管理接口发送缓冲器接收过滤器位流处理器错误管理逻辑位时序逻辑接收缓冲器振荡器复位验收滤波器（ACF）把它的内容和接收到的标识码相比较，以决定是否接收下这条报文。本讲稿第十七页，共九十二页机电工程与自动化学院 逻辑管理接口发送缓冲器接收过滤器位流处理器错误管理逻辑位时序逻辑接收缓冲器振荡器复位位时序逻辑（BTL）监视串行的CAN总线和位时序 BTL还提供了可编程的时间段来补偿传播延时、相位偏移和定义采样点和每一位的采样次数 本讲稿第十八页，共九十二页机电工程与自动化学院 逻辑管理接口发送缓冲器接收过滤器位流处理器错误管理逻辑位时序逻辑接收缓冲器振荡器复位 EML负责限制传输层模块的错误,它接收来自BSP的出错报告后,把有关错误统计告诉BSP和IML 本讲稿第十九页，共九十二页2 CAN控制器的详细说明控制器的详细说明1.与PCA82C200兼容性（1）同步模式：在控制寄存器中的同步位（PCA82C200中的CR.6）被取消的。同步只有借助于CAN总线上的隐性至显性的跳变才是可能的。（2）时钟分频寄存器：时钟分频寄存器用来选择CAN工作模式(BasicCAN/PeliCAN)。默认状态对Motorola模式是12分频、对Intel模式是2分频。CBP位的置位使内部RX输入比较器被旁路，这样可以减少内部延时，如果一个外部收发器电路被使用。（3）接收缓冲器：PCA82C200中双接收缓冲器的概念被PeliCAN控制器中的接收FIFO所代替。多于2个的报文可被接收（多达64字节），直到一个数据溢出发生。（4）CAN 2.0B：SJA1000被设计为支持全部CAN 2.0B协议规范，这就意味着像扩展帧报文的处理一样，扩展的振荡器容差也是可实现的。本讲稿第二十页，共九十二页2.BasicCAN和PeliCAN模式的区别 SJA1000的主要新特性：标准的和扩展的帧格式报文的接收和发送接收FIFO（64字节）用于标准帧和扩展帧的具有接收屏蔽寄存器和接收码寄存器的单/双接受过滤器.带有读/写访问的错误计数器可编程的错误报警极限最近错误代码寄存器对每一种CAN总线错误的错误中断具有详细位状态的仲裁丢失中断单次-短发送（当错误或仲裁丢失时不重发）只听模式（CAN总线监听，无应答，无错误标志）支持热插（干扰-自由软件驱动的位速率检测）被硬件禁止的CLKOUT本讲稿第二十一页，共九十二页3 BasicCAN模式模式 SJA1000对微控制器来说，是以存贮器-映像I/O设备出现的。两个设备的独立运行是由类似RAM的在片寄存器的实现来保证的。SJA1000地址区包括控制段和报文缓冲器。控制段在初始化加载期间是可被编程的，以配置通信参数（例如，位定时）。CAN总线上的通信也由微控制器通过该段来控制。在初始化期间，CLKOUT信号可以被编程为由微控制器决定的一个值。本讲稿第二十二页，共九十二页 一个应被发送的报文必须被写入发送缓冲器。在成功接受后，微控制器可从接收缓冲器中读取被接收的报文，然后释放接收缓冲器以作后续使用。微控制器和SJA1000之间状态、控制和命令信号的交换都是在控制段中完成的。初始加载后，接受码和接受屏蔽寄存器、总线定时寄存器0和1以及输出控制寄存器的内容不应被改变。因此，只有当控制寄存器中的复位请求位被置为高时，这些寄存器才可被访问。对于寄存器访问，两种不同的模式必须加以区别：复位模式、运行模式。在硬件复位后或控制器进入总线脱离状态时，会自动进入复位模式。运行模式通过控制寄存器中的复位请求位的复位来激活。本讲稿第二十三页，共九十二页 CAN控制器需具备/实现的功能及其对应的寄存器：确定CAN总线通信速率/位时间总线定时寄存器0（BTR0）、总线定时寄存器1(BTR1初始化接收过滤接收码寄存器、接收屏蔽寄存器初始化输出驱动器配置输出控制寄存器(OCR初始化BsicCAN（默认）、PeliCAN模式的选择初始化发送数据、接收数据发送缓冲器、接收缓冲器运行发送/接收数据过程当中的中断使能、状态指示以及命令设置控制、状态和命令寄存器运行错误计数寄存器、错误报警极限寄存器、模式寄存器、仲裁丢失捕捉寄存器、误码捕捉寄存器、报文计数器PeliCAN模式本讲稿第二十四页，共九十二页BasicCAN的地址分配：的地址分配：本讲稿第二十五页，共九十二页本讲稿第二十六页，共九十二页本讲稿第二十七页，共九十二页两种状态：复位状态和运行状态两种状态：复位状态和运行状态1.复位状态三种情况下，三种情况下，SJA1000进入复位状态进入复位状态（1）软件复位：通过设置控制寄存器）软件复位：通过设置控制寄存器CR的的RR位为位为1（2）硬件复位：在复位引脚上出现一个低电平脉冲）硬件复位：在复位引脚上出现一个低电平脉冲（3）BUS_OFF状态（总线脱离状态）状态（总线脱离状态）2.运行状态 在在CR的的RR位上出现位上出现“1-0”的下跳沿时，的下跳沿时，SJA1000返回运行状态返回运行状态，可，可通过检测通过检测RR来判断来判断SJA1000的工作状态的工作状态 SJA1000的工作状态本讲稿第二十八页，共九十二页 检检测测到到复复位位请请求求后后会会中中止止当当前前的的一一个个报报文文接接收收/发发送送并并进进入入复复位位模模式式。一一旦旦复复位请求位位请求位“1-0”跃变，跃变，CAN控制器就返回运行模式。控制器就返回运行模式。复位模式的配置复位模式的配置(可以配置哪些寄存器可以配置哪些寄存器)本讲稿第二十九页，共九十二页本讲稿第三十页，共九十二页本讲稿第三十一页，共九十二页 总线定时寄存器0、总线定时寄存器1、输出控制寄存器、发送缓冲器、接收缓冲器的值在复位时不受影响。本讲稿第三十二页，共九十二页 控制寄存器（CR）功能：用用于于改改变变CANCAN控控制制器器的的行行为为。这这些些位位可可以以被被相相连连接接的的微微控控制制器器置置位位或或复复位位，微微控控制制器器将将控控制制寄寄存存器作为读器作为读/写存贮器来使用。写存贮器来使用。位位符号符号名名 称称值值功功 能能CR.0RR复位复位请请求求1出出现现；检测检测到复位到复位请请求后，中止当前的求后，中止当前的一个一个报报文文发发送送/接收并接收并进进入复位模式入复位模式0空缺；在复位空缺；在复位请请求位求位1-0跃变时跃变时，SJA1000返回运行模式返回运行模式1、控制寄存器CR本讲稿第三十三页，共九十二页位位符号符号名名 称称值值功功 能能CR.7-保留；保留；CR.6-保留；保留；CR.5-保留；保留；CR.4OIE溢出中断使能溢出中断使能1使能；如果数据溢出位被置位，微控制器接收一个溢出使能；如果数据溢出位被置位，微控制器接收一个溢出中断信号（也可中断信号（也可见见状状态态寄存器；表寄存器；表3-10）0禁止；微控制器从禁止；微控制器从SJA1000接收非溢出中断信号接收非溢出中断信号CR.3EIE错误错误中断使能中断使能1使能；如果使能；如果错误错误或或总线总线状状态态改改变变，微控制器接收一个，微控制器接收一个错错误误中断信号（也可中断信号（也可见见状状态态寄存器；表寄存器；表3-10）0禁止；禁止；微控制器从微控制器从SJA1000接收非接收非错误错误中断信号中断信号CR.2TIE发发送中断使能送中断使能1使能；当一个使能；当一个报报文被成功文被成功发发送或送或发发送送缓缓冲器可再次被冲器可再次被访访问时问时（例如，中止（例如，中止发发送命令后）送命令后）,SJA1000发发送一个送一个发发送送中断信号中断信号给给微控制器微控制器0禁止；微控制器从禁止；微控制器从SJA1000接收非接收非发发送中断信号送中断信号CR.1RIE接收中断使能接收中断使能1使能；当一个使能；当一个报报文被无文被无错错接收接收时时，SJA1000发发出一个接出一个接收中断信号收中断信号给给微控制器微控制器0禁止；微控制器从禁止；微控制器从SJA1000接收非接收非发发送中断信号送中断信号本讲稿第三十四页，共九十二页功能：命命令令寄寄存存器器对对微微控控制制器器来来说说是是只只写写存存贮贮器器。如如果果对对该该地地址址进进行行读读访访问问，字字节节将将被返回。两条命令之间至少需要一个内部时钟周期。被返回。两条命令之间至少需要一个内部时钟周期。位位符号符号名名 称称值值功功 能能CMR.7-保留保留CMR.6-保留保留CMR.5-保留保留CMR.4GTS进进入睡眠入睡眠1睡眠；如果没有睡眠；如果没有CAN中断是挂起的，且没有中断是挂起的，且没有总线总线活活动动，SJA1000进进入睡眠状入睡眠状态态0唤唤醒；醒；SJA1000运行正常运行正常CMR.3CDO清除数据溢出清除数据溢出1清除；数据溢出状清除；数据溢出状态态位被清除位被清除0无无动动作作CMR.2RRB释释放接收放接收缓缓冲器冲器1释释放；作放；作为为RXFIFO中中报报文存文存贮贮空空间间的接收的接收缓缓冲器被冲器被释释放放0无无动动作作CMR.1AT中止中止发发送送1出出现现；如果不是已在；如果不是已在进进行中，一个挂起的行中，一个挂起的发发送送请请求被取消求被取消0空缺；无空缺；无动动作作CMR.0TR发发送送请请求求1出出现现；一个；一个报报文将被文将被发发送送0空缺；无空缺；无动动作作 2、命令寄存器CMR本讲稿第三十五页，共九十二页状态寄存器的内容反映状态寄存器的内容反映状态寄存器的内容反映状态寄存器的内容反映SJA1000SJA1000的状态。状态寄存器对微控制器来说是只读存贮器。的状态。状态寄存器对微控制器来说是只读存贮器。的状态。状态寄存器对微控制器来说是只读存贮器。的状态。状态寄存器对微控制器来说是只读存贮器。位位符号符号名名 称称值值功功 能能SR.7BS总线总线状状态态1总线总线脱离；脱离；SJA1000不参与不参与总线总线活活动动0总线总线在在线线；SJA1000参与参与总线总线活活动动SR.6ES错误错误状状态态1错误错误；至少一个；至少一个错误计错误计数器已达到或超数器已达到或超过过CPU报报警极限警极限0OK；两个；两个错误计错误计数器都在数器都在报报警极限以下警极限以下SR.5TS发发送状送状态态1发发送；送；SJA1000正在正在发发送一个送一个报报文文0空空闲闲；没有；没有报报文在文在发发送中送中SR.4RS接收状接收状态态1接收；接收；SJA1000正在接收一个正在接收一个报报文文0空空闲闲；没有；没有报报文在接收中文在接收中SR.3TCS发发送完成状送完成状态态1完成；最近的完成；最近的请请求求发发送被成功完成送被成功完成0未完成；先前的未完成；先前的请请求求发发送仍未被完成送仍未被完成SR.2TBS发发送送缓缓冲器状冲器状态态1释释放；放；CPU可以向可以向发发送送缓缓冲器写一个冲器写一个报报文文0锁锁定；定；CPU不能不能访问发访问发送送缓缓冲器；一个冲器；一个报报文正在等待文正在等待发发送或已在送或已在处处理理中中SR.1DOS数据溢出状数据溢出状态态1溢出；一个溢出；一个报报文被文被丢丢失，因失，因为为RXFIFO中没有足中没有足够够的空的空间间来存来存储该报储该报文文0空缺；自从最后一次清除数据溢出命令被空缺；自从最后一次清除数据溢出命令被给给出，无数据溢出出，无数据溢出发发生生SR.0RBS接收接收缓缓冲器状冲器状态态1满满；RXFIFO中有一个或更多可用中有一个或更多可用报报文文0空；无可用空；无可用报报文文3 3、状态寄存器、状态寄存器SRSR本讲稿第三十六页，共九十二页 中中中中断断断断寄寄寄寄存存存存器器器器允允允允许许许许一一一一个个个个中中中中断断断断源源源源的的的的识识识识别别别别。当当当当此此此此寄寄寄寄存存存存器器器器的的的的一一一一位位位位或或或或多多多多位位位位被被被被置置置置位位位位时时时时，引引引引脚脚脚脚就就就就被被被被激激激激活活活活（低低低低）。中中中中断断断断寄寄寄寄存存存存器器器器对对对对微微微微控控控控制制制制器器器器来来来来说是只读存贮器。说是只读存贮器。说是只读存贮器。说是只读存贮器。位位符号符号名名 称称值值功功 能能IR.6-保留保留IR.5-保留保留IR.4WUI唤唤醒中断醒中断1置位；脱离睡眠模式置位；脱离睡眠模式时时此位被置位此位被置位 0复位；微控制器的任何复位；微控制器的任何读访问读访问可清除此位可清除此位IR.3DOI数据溢出中断数据溢出中断1置位；当数据溢出中断使能被置置位；当数据溢出中断使能被置为逻辑为逻辑1（使能）（使能）时时，一旦数据溢出状，一旦数据溢出状态态位位0-1跃变跃变，此位即被置，此位即被置位位0复位；微控制器的任何复位；微控制器的任何读访问读访问可清除此位可清除此位IR.2EI错误错误中断中断1置位；如果置位；如果错误错误中断使能被置中断使能被置为逻辑为逻辑1（使能），在（使能），在错误错误状状态态位或位或总线总线状状态态位位变变化化时时，此位被置位，此位被置位0复位；微控制器的任何复位；微控制器的任何读访问读访问可清除此位可清除此位IR.1TI发发送中断送中断1置位；无置位；无论论何何时时，发发送送缓缓冲器状冲器状态态从从逻辑逻辑0至至逻辑逻辑1（释释放）放）变变化，且化，且发发送中断使能被置送中断使能被置为逻辑为逻辑1（使能），此位被置位（使能），此位被置位0复位；微控制器的任何复位；微控制器的任何读访问读访问可清除此位可清除此位IR.0RI接收中断接收中断1置位；当接收置位；当接收FIFO不空且接收中断使能位被置不空且接收中断使能位被置为逻辑为逻辑1（使能）（使能）时时，此位被置位，此位被置位0复位；微控制器的任何复位；微控制器的任何读访问读访问可清除此位可清除此位4 4、中断寄存器、中断寄存器、中断寄存器、中断寄存器IRIR本讲稿第三十七页，共九十二页 发发发发送送送送缓缓缓缓冲冲冲冲器器器器用用用用来来来来存存存存贮贮贮贮来来来来自自自自微微微微控控控控制制制制器器器器的的的的要要要要被被被被SJA1000SJA1000发发发发送送送送的的的的一一一一个个个个报报报报文文文文。发发发发送送送送缓缓缓缓冲冲冲冲器器器器只只只只有有有有在在在在运运运运行行行行模模模模式式式式下下下下才才才才可被微控制器写入和读出。在复位模式下呈现的是可被微控制器写入和读出。在复位模式下呈现的是可被微控制器写入和读出。在复位模式下呈现的是可被微控制器写入和读出。在复位模式下呈现的是 FFHFFH。CAN地址地址场场名名 称称位位7654321010描述符描述符标识标识符字符字节节1ID.10ID.9ID.8ID.7ID.6ID.5ID.4ID.311标识标识符字符字节节2ID.2ID.1ID.0RTRDLC.3DLC.2DLC.1DLC.012数据数据TX数据数据1发发送数据字送数据字节节113TX数据数据2发发送数据字送数据字节节214TX数据数据3发发送数据字送数据字节节315TX数据数据4发发送数据字送数据字节节416TX数据数据5发发送数据字送数据字节节517TX数据数据6发发送数据字送数据字节节618TX数据数据7发发送数据字送数据字节节719TX数据数据8发发送数据字送数据字节节85 5、发送缓冲器、发送缓冲器、发送缓冲器、发送缓冲器本讲稿第三十八页，共九十二页 接收缓冲器的整体配置和发送缓冲器很相似。接收缓冲器的整体配置和发送缓冲器很相似。接收缓冲器是接收缓冲器是RXFIFORXFIFO中可访问的部分。中可访问的部分。标标识识符符、远远程程发发送送请请求求位位和和数数据据长长度度码码，除除地地址址范范围围为为20292029之之外外，具有与在发送缓冲器中所描述的相同含义和配置。具有与在发送缓冲器中所描述的相同含义和配置。RXFIFORXFIFO共有共有6464字节的报文空间。字节的报文空间。在在任任何何特特定定的的时时刻刻，FIFOFIFO中中可可以以存存贮贮的的报报文文数数取取决决于于各各个个报报文文的的长长度度。如如果果RXFIFORXFIFO中中没没有有足足够够的的空空间间用用于于新新报报文文，CANCAN控控制制器器就就会会产产生生一一个个数数据据溢溢出出条条件件。数数据据溢溢出出条条件件存存在在时时，已已部部分分写写入入RXFIFORXFIFO的的一一个个报报文文将将被被删删除除。如如果果中中断断使使能能、且且帧帧直直到到最最后后除除帧帧结结束束的的那那一一位位已已被被无无任任何何错错误误地地接接收收（RXRX报报文文变变为为有有效效），这这种种情情况况会会通通过过状状态态寄寄存器和数据溢出中断指示给微控制器。存器和数据溢出中断指示给微控制器。接收缓冲器本讲稿第三十九页，共九十二页 接接受受过过滤滤器器：在接受过滤器的帮助下，仅当被接收报文的标识符位与接受过滤寄存器中预定义的那些位相等时，CAN控制器才能允许被接收报文进入RXFIFO。接受过滤器通过接受码寄存器和接受屏蔽寄存器来定义。（1）接受码寄存器（ACR）BIT 7BIT 6BIT 5BIT 4BIT 3BIT 2BIT 1BIT 0AC.7AC.6AC.5AC.4AC.3AC.2AC.1AC.06 6、接受过滤器、接受过滤器、接受过滤器、接受过滤器本讲稿第四十页，共九十二页 接受码位（AC.7AC.0）和报文标识符的8个最重要的位（ID.10ID.3）必须在被接受屏蔽位（AM.7AM.0）标定为相关的那些位的位置上相等。接受屏蔽寄存器限定，接受码与接受滤波的对应位的哪些位是“相关的”(AM.X=0)或“不予关心的（AM.X=1）。（2 2）接受屏蔽寄存器（）接受屏蔽寄存器（AMRAMR）BIT 7BIT 6BIT 5BIT 4BIT 3BIT 2BIT 1BIT 0AM.7AM.6AM.5AM.4AM.3AM.2AM.1AM.0 本讲稿第四十一页，共九十二页思考题：CAN现场总线的发送器和接收器均使用SJA1000，采用CAN2.0A规范，发送器发送的4个报文的ID分别为：（1）11001100001；（2）11001101001；（3）11001000001；（4）11001001001。欲使接收器只接收报文（1）、（3），应如何设置接收器SJA1000的ACR和AMR？本讲稿第四十二页，共九十二页1 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1（1）1 1 0 0 1 0 0 0 0 0 1（3）1 1 0 0 1 1 0 1 0 0 1（2）1 1 0 0 1 1 0 1 0 0 1（4）D2D0D10 D3 1 1 0 0 1 1 0 0ACR0 0 0 0 0 1 0 0AMR本讲稿第四十三页，共九十二页总线定时寄存器总线定时寄存器0（BTR0）总线定时寄存器0的内容确定波特率预引比例因子（BRP）和同步跳转宽度（SJW）的值。若复位模式有效，此寄存器是可以被访问（读/写）的。BIT 7BIT 6BIT 5BIT 4BIT 3BIT 2BIT 1BIT 0SJW.1SJW.0BRP.5BRP.4BRP.3BRP.2BRP.1BRP.07、命令寄存器本讲稿第四十四页，共九十二页总线定时寄存器总线定时寄存器0（BTR0）（2）同步跳转宽度（SJW）：为补偿在不同总线控制器的时钟振荡器之间的相移，任何总线控制器必须重同步于当前发送的任何相关信号沿。同步跳转宽度确定一个位时间可以被一次重同步所缩短或延长的时钟周期的最大数目：本讲稿第四十五页，共九十二页总线定时寄存器总线定时寄存器1（BTR1BTR1）本讲稿第四十六页，共九十二页总线定时寄存器总线定时寄存器1（BTR1）总线定时寄存器1的内容确定位时间的长度、采样点的位置和在每个采样点欲获取的采样数目。如果复位模式有效，这个寄存器可以被访问（读/写）。只有选择PeliCAN模式，这个寄存器在运行模式中 才 是 可 读 的。在 BasicCAN模 式 中 呈 现 的 是FFH。BIT 7BIT 6BIT 5BIT 4BIT 3BIT 2BIT 1BIT 0SAMTSEG2.2TSEG2.1TSEG2.0TSEG1.3TSEG1.2TSEG1.1TSEG1.0本讲稿第四十七页，共九十二页总线定时寄存器总线定时寄存器1（BTR1）（1）采样（SAM）位位值值功功 能能SAM1三倍；三倍；总线总线被采被采样样三次；建三次；建议议在低在低/中速中速总线总线（A和和B级级）上使用，在）上使用，在这这种种总线总线上上过滤总线过滤总线上的尖峰是有益的上的尖峰是有益的0单单倍；倍；总线总线被采被采样样一次；建一次；建议议用于高速用于高速总线总线上（上（SAE C级级）本讲稿第四十八页，共九十二页总线定时寄存器总线定时寄存器1（BTR1）（2）时间段1（TSEG1）时间段2（TSEG2）(TSEG1)和(TSEG2)决定每一位时间的时钟数目和采样点的位置，这里：本讲稿第四十九页，共九十二页思考题：（1）CAN节点使用SJA1000，振荡器频率为16MHz，若使波特率为1Mbps，如何设置SJA1000的BTR0和BTR1？（2）使用晶振频率为16MHz的独立CAN控制器SJA1000，若BTR0=01，BTR1=1C，则由其所决定的位速率是多少？本讲稿第五十页，共九十二页输出控制寄存器（输出控制寄存器（输出控制寄存器（输出控制寄存器（OCR）输输出出控控制制寄寄存存器器允允许许在在软软件件控控制制下下建建立立输输出出驱驱动动器器的的不不同同配配置置。如如果果复复位位模模式式有有效效，此此寄寄存存器器可可被被访访问问（读读/写写）。只只有有选选择择PeliCANPeliCAN模模式式，此此寄寄存存器器在在运运行行模模式式中中才才是是可可读读的的。在在BasicCANBasicCAN模模式式中中呈呈现现的的是是 FFHFFH。BIT 7BIT 6BIT 5BIT 4BIT 3BIT 2BIT 1BIT 0OCTP1OCTN1OCPOL1OCTP0OCTN0OCPOL0OCMODE1OCMODE0本讲稿第五十一页，共九十二页本讲稿第五十二页，共九十二页本讲稿第五十三页，共九十二页本讲稿第五十四页，共九十二页时钟分频寄存器CDR：控控制制用用于于微微控控制制器器的的CLKOUTCLKOUT频频率率，也也允允许许使使CLKOUTCLKOUT引引脚脚无无效效。专专用用的的接接收收中中断断脉脉冲冲在在TX1TX1上上、接接收收比比较较器器旁旁路路、在在BasicCANBasicCAN模模式式与与PeliCANPeliCAN模模式式之之间间进进行行选选择择，在在这这里里都都是是可可以以实实现现的的。在在硬硬件件复复位位后后，寄寄存存器器的的默默认认状状态态对对MotorolaMotorola模模式式为为1212分分频频（0000010100000101）、对对IntelIntel模模式式为为2 2分分频频（0000000000000000）。软软件复位（复位请求件复位（复位请求/复位模式）时，此寄存器不受影响。复位模式）时，此寄存器不受影响。BIT 7BIT 6BIT 5BIT 4BIT 3BIT 2BIT 1BIT 0CAN模式模式CBPRXINTEN保留保留时钟时钟关关闭闭CD.2CD.1CD.0本讲稿第五十五页，共九十二页若若SJA1000初始化程序初始化程序 CR1b AC08 AMe7 BTR000 BTR114 OCR1a CR1a写出设置的含义？写出设置的含义？本讲稿第五十六页，共九十二页7.5 CAN控制器接口控制器接口PCA82C2507.5.1 特性7.5.2 一般说明7.5.3 方框图7.5.4 引脚排列7.5.5 功能说明7.5.6 极限值7.5.7 热特性7.5.8 特性本讲稿第五十七页，共九十二页7.5.1 特性特性与“ISO11898”标准完全兼容；高速率（可达1Mb/s）；具有抗汽车环境下瞬间干扰、保护总线能力；采用斜率控制，以降低射频干扰（RFI）；为了对电磁干扰具有高免疫力，采用具有宽公共模式范围的差动接收器；本讲稿第五十八页，共九十二页热保护；电源和地之间的短路保护；低电流待机模式；未上电节点不影响总线；总线至少可连接110个节点。本讲稿第五十九页，共九十二页7.5.2 一般说明一般说明本讲稿第六十页，共九十二页7.5.3 方框图方框图本讲稿第六十一页，共九十二页7.5.4 引脚排列引脚排列本讲稿第六十二页，共九十二页7.5.5 功能说明功能说明本讲稿第六十三页，共九十二页7.5.5 功能说明功能说明本讲稿第六十四页，共九十二页7.5.6 极限值极限值本讲稿第六十五页，共九十二页7.5.7 热特性热特性本讲稿第六十六页，共九十二页7.5.8 特性特性本讲稿第六十七页，共九十二页7.5.8 特性特性本讲稿第六十八页，共九十二页CAN节点设计节点设计u随着CAN总线技术的发展，CAN总线系统在工业控制领域扮演着非常重要的角色。CAN节点是构成CAN总线系统基本单元，因此，掌握CAN节点的设计十分重要。本节以离散量I/O CAN节点为例，详细说明CAN节点的开发/设计过程。本讲稿第六十九页，共九十二页CAN节点硬件设计节点硬件设计 离散量I/O CAN节点硬件电路结构图 本讲稿第七十页，共九十二页CAN通信电路通信电路 CAN通信电路 本讲稿第七十一页，共九十二页CAN节点软件设计节点软件设计 SJA1000初始化流程图 本讲稿第七十二页，共九十二页CAN节点软件设计节点软件设计 报文发送程序流程图 本讲稿第七十三页，共九十二页CAN节点软件设计节点软件设计 报文接收程序流程图 本讲稿第七十四页，共九十二页CAN节点软件设计节点软件设计 外部中断服务程序流程图 本讲稿第七十五页，共九十二页CAN总线在电能质量监测系统中的应用总线在电能质量监测系统中的应用 电能质量监测系统核心问题是数据采集，并且传输数据量大、对实时性也有一定的要求。因此，制定CAN应用层通信协议时必须考虑协议的效率，报文的优先级和通信的可靠性。CAN总线数据帧有标准帧格式和扩展格式。考虑到通信的效率和可靠性，我们采用标准格式数据帧进行数据传输。通过定义仲裁场、控制场来区分数据帧的通信地址和采集命令，数据场用来传输数据数值和数据含义。为了编程方便，每帧数据传输一个电能质量参数，对数值较大的参数采用科学计数法表示，为传送不同数据类型的数据，我们采用不同的数据传送策略来传送事件、频谱、录波等特殊数据。考虑到网络的类型，我们分别制定了用于主从网络和多主网络的数据帧格式。本讲稿第七十六页，共九十二页CAN总线电能质量监测系统总线电能质量监测系统CAN总线电能质量监测系统结构框图总线电能质量监测系统结构框图 本讲稿第七十七页，共九十二页应用层通信协议制定应用层通信协议制定 主从方式的标准格式数据帧主从方式的标准格式数据帧 本讲稿第七十八页，共九十二页应用层通信协议制定应用层通信协议制定 多主方式的下标准格式数据帧多主方式的下标准格式数据帧 本讲稿第七十九页，共九十二页仲裁场仲裁场 ID标识标识符的定符的定义义ID10ID9ID5ID4ID0帧形式（ID100）从节点地址ID4ID2ID1ID0控制码帧标志帧形式（ID101）目的地址源地址本讲稿第八十页，共九十二页控制场控制场 控制场由6位组成，保留位r1、r0和4位长度码DLC。对于数据帧，允许传送的数据字节数 为 08，因 此 长 度 码 只 能 为00001000（08）范围内的任意数值，而不能使用其他数值。数据场的字节数目由数据长度码指明。数据长度码为4位，在控制场中被发送。数据长度码中数据字节数目编码见表5-82所示。其中：d表示“显性”，r表示“隐性”。本讲稿第八十一页，共九十二页数据场数据场 uCAN的的数数据据场场最最大大长长度度为为8字字节节，即即一一个个CAN数数据据帧帧最最多多可可传传送送8字字节节数数据据。如如果果数数据据多多于于8个个字字节节，则则应应该该采采用用多多帧帧传传送送方方式式。因因此此，数数据据场场分分为为单单帧帧类类型型数数据据场场和和多多帧帧类类型数据场型数据场。本讲稿第八十二页，共九十二页软件设计软件设计 下位机通信流程图下位机通信流程图 本讲稿第八十三页，共九十二页软件设计软件设计 上位机软件总体设计方案上位机软件总体设计方案 本讲稿第八十四页，共九十二页第第7章章 CAN总线总线u7.1 概述u7.2 CAN技术规范技术规范u7.3 CAN总线基本技术阐释与分析u7.4 独立CAN控制器SJA1000 u7.5 CAN控制器接口PCA82C250 本讲稿第八十五页，共九十二页思考题思考题1.请写出CAN的中文全称。2.CAN是哪个世纪哪个年代由德国Bosch公司推出的，CAN已成为哪两个国际标准？3.CAN的10个技术特点中哪个技术特点是它最突出的技术特点？4.CAN可以分为物理层和数据链路层，其数据链路层又可以分为哪两层？5.请列出CAN数据帧的7个位场。本讲稿第八十六页，共九十二页思考题思考题6.CAN总线的数据帧中数据长度码和数据字节数的关系。7.CAN总线的最大长度是多少？8.CAN总线的最大通信距离是多少？9.CAN数据帧中的RTR位为显性还是隐性？CAN远程帧中的RTR位为显性还是隐性？10.CAN包括哪4种类型的帧？11.CAN的正常位时间由同步段、传播段、相位缓冲段1和相位缓冲段2这4个时间段组成，那么其采样点处于哪个段的结束？本讲稿第八十七页，共九十二页思考题思考题12.ISO11898是如何规定CAN总线典型电平的？13.CAN总线中，通过报文标示符ID确定报文的优先级，若4个标准格式数据帧的报文标示符ID分别为11001100001、11001101001、11001000001和11001000010，那么它们争用总线时，哪个报文获得总线的访问权？14.CAN总线标准格式数据帧的最小位数为多少，最大位数又为多少？15.设CAN总线的通信速率为500kbps（1位时间为2us），对于2字节标准格式的数据帧（位数为60位），若其帧间空间为3位，请计算其最小CAN中断时间？本讲稿第八十八页，共九十二页思考题思考题16.独立CAN控制器SJA1000的最大时钟频率为多少？17.若CAN总线定时寄存器0（BTR0）的值为“11000011”，请计算CAN总线的系统时钟周期tscl？18.CAN总线定时寄存器1（BTR1）的BIT5位即SAM位为“1”时，总线被采样1次还是3次？19.PCA82C250是CAN控制器还是CAN控制器接口芯片？20.与PCA82C200 CAN控制器相比，CAN控制器SJA1000增加了一种新的工作模式，这种模式是BasicCAN模式还是PeliCAN模式？本讲稿第八十九页，共九十二页思考题思考题21、CAN现 场 总 线 的 发 送 器 和 接 收 器 均 使 用SJA1000，采用CAN2.0A规范，发送器发送的4个报文的ID分别为：（1）11001100001；（2）11001101001；（3）11001000001；（4）11001001001。欲使接收器只接收报文（1）、（3），应如何设置接收器SJA1000的ACR和AMR？本讲稿第九十页，共九十二页思考题思考题22、CAN节点使用SJA1000，振荡器频率为16MHz，若使波特率为1Mbps，如何设置SJA1000的BTR0和BTR1？23、使用晶振频率为16MHz的独立CAN控制器SJA1000，若BTR0=01Hex，BTR1=1Chex，则由其所决定的位速率是多少？本讲稿第九十一页，共九十二页Thank you!本讲稿第九十二页，共九十二页