第五章CAN控制器.ppt

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1、1 CAN1 CAN控制器作用控制器作用微控制器CAN控制器CAN收发器CAN 总线总线(1).对对CPU a.写发送数据写发送数据,置发送请求标志置发送请求标志 CAN控制器控制器 发送数据发送数据 b.读接收状态标志读接收状态标志,读接收数据读接收数据 (2).对对 CAN 总线总线 a.将发送数据封装成将发送数据封装成CAN帧发送帧发送 b.将收到将收到CAN帧拆封帧拆封 链路层物理层应用层1.CAN控制器控制器2.CAN驱动器驱动器完成逻辑电平与完成逻辑电平与”显性显性”、”隐隐性性”的转换的转换第五章第五章 CAN控制器与驱动器控制器与驱动器 1.基本特性基本特性 Basic CAN

2、 基本模式基本模式 CAN2.0A(标准格式标准格式,11位标识符位标识符)Peli CAN 扩展模式扩展模式 CAN 2.0B(标准格式标准格式,扩展格式扩展格式)2.寄存器寻址寄存器寻址Vcc接口管理逻辑接口管理逻辑振荡器振荡器位处位处理器理器接受接受过滤过滤错误管错误管理逻辑理逻辑复位复位位时序位时序逻辑逻辑报文缓冲器报文缓冲器 发送发送缓缓 冲器冲器 接收接收缓冲器缓冲器 FIFO内部总线内部总线17 RST12 VDD315 VSS313 TX014 TX119 RX020 RX121 VSS2 VDD1 22VSS1823242526272812AD0|AD7ALE 3WR 6RD

3、 5INT 16CS 4MODE 11(通讯速率达通讯速率达1Mbps)2 CAN控制器控制器SJA1000XTAL1 9XTAL2 1018 VDD24.SJA1000地址分配地址分配RX错误计数器TX错误计数器RX，TX缓冲器RX报文计数器RX缓冲区起始地址接收FIFO寄存器0013141516-28293096地址地址寄存器寄存器00接收接收FIFOTX缓冲器缓冲器多用途寄存器多用途寄存器未用未用32961091121273 SJA1000寄存器寄存器 1.模式寄存器模式寄存器 （CAN 地址地址0）D7 D6 D5D4D3D2D1D01:复位复位(初始化）初始化）0:正常正常(操作模式

4、操作模式)复位模式复位模式只听只听模式模式自检自检模式模式1：自检：自检(自发应答信自发应答信号号)0：正常：正常1：单滤波：单滤波(32位位)0：双滤波：双滤波(每个每个16位位)滤波方式滤波方式保留保留1：睡眠：睡眠0：唤醒：唤醒睡眠模式睡眠模式1：只听：只听(不发应答信号不发应答信号)0：正常：正常 2.命令寄存器命令寄存器（CAN 地址地址1）D7 D6 D5D4D3D2D1D01：报文发送：报文发送1：释放接收缓冲区：释放接收缓冲区1：清除数据益出状态：清除数据益出状态保留保留1：自接收请求：自接收请求1：终止发送：终止发送如果验收滤波器设如果验收滤波器设置了相应的标识符置了相应的标

5、识符,报文被发送同时被报文被发送同时被接收接收(在自检模式下在自检模式下)接收到报文后要释放接收接收到报文后要释放接收缓冲区缓冲区,使接收窗口指向下使接收窗口指向下一个报文一个报文报文写进发送缓冲区并不发送报文写进发送缓冲区并不发送,执行报文发送命令后才发送执行报文发送命令后才发送可用于发送接收硬件调试可用于发送接收硬件调试3.状态寄存器状态寄存器（CAN 地址地址2）D7D6D5D4D3D2D1D0接收缓冲区状态接收缓冲区状态1：有报文：有报文0：无：无数据益出数据益出发送缓冲区状态发送缓冲区状态1：空：空0：忙：忙发送完成状态发送完成状态1：完成（最近一次发送成功：完成（最近一次发送成功)

6、0：忙，先前发送未完成：忙，先前发送未完成1：正在接收：正在接收0：空闲：空闲接收状态接收状态1：益出：益出0：未益出：未益出作用：识别中断源作用：识别中断源D7D6D5D4D3D2D1D0出错报警中断出错报警中断数据益出数据益出1 1：由睡眠唤醒：由睡眠唤醒唤醒中断唤醒中断接收中断接收中断发送中断发送中断1：发送完发送完1：出错出错1 1：益出：益出1 1：错误计：错误计数数127127错错误误认认可可中中断断仲裁丢失仲裁丢失1：有报文有报文4.中断寄存器中断寄存器 IR（CAN地址地址 3 ）功能：允许或禁止中断源中断功能：允许或禁止中断源中断(1:(1:允许中断允许中断,0,0禁止中断禁

7、止中断)格式：同中断寄存器格式：同中断寄存器6.RX6.RX错误计数器错误计数器 （CAN CAN 地址地址1414）反映接收错误计数反映接收错误计数7.TX7.TX错误计数器错误计数器 （CANCAN地址地址1515）反映发送错误计数反映发送错误计数 5.中断使能寄存器中断使能寄存器 IER（CAN 地址地址 04）D7D6D5D4D3D2D1D0接收中断接收中断发送中断发送中断出错报出错报警中断警中断数据益出数据益出唤醒中断唤醒中断错误认错误认可中断可中断仲裁丢失仲裁丢失8.仲裁丢失捕捉寄存器仲裁丢失捕捉寄存器D7D6D5D4D3D2D1D0保留ALC.4ALC.2ALC.1ALC.0AL

8、C.3仲裁丢失位9.RX9.RX报文计数器报文计数器(a).RMC.4-RMC.0(a).RMC.4-RMC.0表示报文数表示报文数,每接收一个报文加每接收一个报文加1 1(b).(b).执行释放接收缓冲区命令减执行释放接收缓冲区命令减1(1(命令寄存器命令寄存器)(c).(c).复位请复位请0 0 (1)(1)作用作用:接收报文的起始接收报文的起始RAMRAM地址地址 CAN CAN 地址地址3232 RAM 地址地址 0RAM 地址地址 63窗口窗口CANCAN地址地址1616 报文 1报文2报文3CANCAN地址地址=(RBSA)+32=(RBSA)+32(2)FIFO RAM(2)FI

9、FO RAM 地址与地址与 CANCAN地址的关系地址的关系(3)(3)置释放接收缓冲器命令置释放接收缓冲器命令 RBSA RBSA 字指向下一条报文字指向下一条报文的起始地址的起始地址.64字节字节FIFOCAN 地址地址96报文报文1 1报文报文2 2报文报文3 310.RX缓冲器起始地址寄存器缓冲器起始地址寄存器RBSA(CAN地址地址 30)向发送缓冲区写报文启动发送命令CAN控制器发送CPU4 发送报文发送报文 1.发送缓冲器组成发送缓冲器组成 (SJA1000 扩展模式扩展模式)2.TX2.TX帧信息帧信息(CAN(CAN地址地址16)16)FFRTRDLC3 DLC2 DLC1

10、DLC0FF=0 FF=0 标准格式标准格式SFF SFF FF=1 FF=1 扩展格式扩展格式EFFEFF(A)(A)标准格式标准格式:标识码标识码 1111位位 ID28 ID18ID28 ID18 ID28ID27ID26ID25ID24ID23ID22ID21ID20ID19ID18RTRTXTX标识码标识码2(CAN2(CAN地址地址18)18)数据长度数据长度 RTR=0:RTR=0:数据帧数据帧 RTR=1:RTR=1:远程帧远程帧TX标识码标识码1(CAN 地址地址17)3.标识码标识码(B)(B)扩展扩展格式格式:标识码标识码 2929位位 ID28 ID0ID28 ID0

11、BIT2=RTR (a).(a).个字节，个字节，TXTX帧信息帧信息DL3-DL0DL3-DL0确定报文长度确定报文长度 (b).CAN(b).CAN地址地址19-26(19-26(标准格式标准格式)CAN CAN地址地址21-28(21-28(扩展格式扩展格式)发送数据过程发送数据过程 (a).(a).将将 TXTX帧信息帧信息TXTX标识码标识码TXTX数据数据 (b).(b).置命令寄存器置命令寄存器 CMR.0=1,CMR.0=1,启动发送请求。启动发送请求。数据长度数据长度帧类型帧类型(数据帧还是远程帧数据帧还是远程帧)帧格式帧格式(标准还是扩展格式标准还是扩展格式)标识符标识符写

12、入发送缓冲器写入发送缓冲器4.数据区数据区5 5 接收报文接收报文1.1.报文接收缓冲区报文接收缓冲区 (接收缓冲器与发送相同接收缓冲器与发送相同CANCAN地址地址 16-28)16-28)6464字节字节接收接收FIFOFIFO3296CANCAN地址地址RAMRAM地址地址063报报文文缓缓冲冲区区16 16 描述区描述区 17 17 标识码标识码1 1 18 18 标识码标识码2 2 19 19 数据字节数据字节1 1 20 20 数据字节数据字节2 2 21 21 数据字节数据字节3 3 22 22 数据字节数据字节4 4 26 26 数据字节数据字节8 8 标准格式接标准格式接收缓

13、冲器收缓冲器地址地址CAN162.2.描述区描述区 CAN CAN 地址地址16(16(标准格式标准格式)数据长度数据长度RTR=0:数据帧数据帧RTR=1:远程帧远程帧FF=0:标准格式标准格式SFFFF=1:扩展格式扩展格式EFF3.RX3.RX标识码标识码 (标准格式标准格式)4.4.数据区数据区5.5.接收状态指示接收状态指示 当当SJA1000SJA1000接收到完整报文接收到完整报文,状态寄存器状态寄存器 SR.0=1SR.0=1表示、表示、FIFOFIFO有完有完整报文整报文,CPU,CPU可以从报文缓冲区读取报文可以从报文缓冲区读取报文,读完报文后执行释放接收缓冲区读完报文后执

14、行释放接收缓冲区命令命令,报文接收缓冲区指向下一个报文报文接收缓冲区指向下一个报文.(a).(a).接收字节数由接收字节数由DLCDLC表示表示(b).(b).存储位置存储位置CAN CAN 地址地址19-26(19-26(标准格式标准格式)6 验收滤波器结构与使用验收滤波器结构与使用 1.验收滤波器组成验收滤波器组成滤波ACR0AMR011位标识符RTRDATA1DATA2DATA3 验收代码寄存器验收代码寄存器验收屏蔽寄存器验收屏蔽寄存器FIFO(a)(a)验收代码寄存器验收代码寄存器 ACRnACRn(CAN(CAN地址地址 16,17,18,19)16,17,18,19)存储要接收的标

15、识符存储要接收的标识符(b)(b)验收屏蔽寄存器验收屏蔽寄存器 AMRnAMRn(CAN(CAN地址地址20,21,22,23)20,21,22,23)确定验收标识符的相关位确定验收标识符的相关位 0:0:相关相关 1:1:无关无关 ACR1AMR1标准格式标准格式1111位标识符位标识符(1).(1).单滤波器配置单滤波器配置 (一个滤波器一个滤波器)2 滤波器配置滤波器配置(a)标准格式单滤波器配置标准格式单滤波器配置(b)扩展格式单滤波器配置扩展格式单滤波器配置(2).双滤波器配置双滤波器配置(有二个滤波器有二个滤波器,有一个通过就可接收有一个通过就可接收)(a)双滤波器标准格式配置双滤

16、波器标准格式配置(b)双滤波器扩展帧配置双滤波器扩展帧配置(3)(3)验收代码和验收屏蔽寄存器地址验收代码和验收屏蔽寄存器地址n 通过模式寄存器选择通过模式寄存器选择nCAN 地址地址 0n D0=1 D0=1 复位模式复位模式 D0=0 D0=0 正常模式正常模式CAN地址地址操作模式操作模式(标准标准)复位模式复位模式寄存器寄存器16帧信息帧信息ACR0验验收收代代码码寄寄存存器器17标识码标识码1ACR118标识码标识码1ACR219数据数据1ACR320数据数据2AMR0验验收收屏屏蔽蔽码码寄寄存存器器21数据数据3AMR122数据数据4AMR223数据数据5AMR3D0(a).在复位

17、模式在复位模式(D0=1)对对ACR和和AMR操作操作(b)在正常模式在正常模式 对发送对发送TX缓冲器和接收缓冲器和接收 RX缓冲器进行操作缓冲器进行操作CANCAN波特率波形波特率波形7 波特率计算波特率计算(1).波特率预置位域波特率预置位域 CAN 系统时钟周期系统时钟周期 在复位模式下可以访问在复位模式下可以访问波特率预置器波特率预置器(BRP)1.总线时序寄存器总线时序寄存器0(BTR0)CAN CAN 规范定义两种类型的同步规范定义两种类型的同步 A.A.硬同步硬同步 在在帧帧起始开始同步当前周期起始开始同步当前周期 B.B.重同步重同步 在随后的剩余报文中每接收到一个隐性到显性

18、在随后的剩余报文中每接收到一个隐性到显性的跳变就执行一次的跳变就执行一次.同步跳转宽度同步跳转宽度TsjwTsjw 定义了一位周期可以被一次定义了一位周期可以被一次重新同步缩短或延长的时钟周期的最大数目重新同步缩短或延长的时钟周期的最大数目 (2)(2)同步跳转宽度位域同步跳转宽度位域2.2.总线时序寄存总线时序寄存1(BTR1)1(BTR1)CAN 位时间位时间 ,波特率波特率 =1/t总线定时器总线定时器 1(BTR1)=0 x1C总线定时器总线定时器 1(BTR1)=0 x1C=0001 1100B波特率计算举例波特率计算举例CAN 控制器控制器 SJA1000 晶振晶振 总线时序寄存器

19、总线时序寄存器 0 (BTR0)=0 x01,BRP.0=116MHz3.时钟分频寄存器时钟分频寄存器(CDR)CAN CAN 模式模式=0:=0:基本模式基本模式,1:,1:扩展模式扩展模式RXINTEN =1 RXINTEN =1 允许允许 TX1 TX1 专用做接收中断输出专用做接收中断输出.CLOCK OFF=1 CLOCK OFF=1 关闭关闭CLKOUT CLKOUT 时钟输出时钟输出CD.2 CD1 CD.0:0 0 0 fosc/2 0 0 1 fosc/4 0 1 0 fosc/6 0 1 1 fosc/8 1 0 0 fosc/10 1 0 1 fosc/12 1 1 0

20、fosc/14 1 1 1 foscCLKOUT 分频系数分频系数4.4.输出控制寄存器输出控制寄存器配置输出引脚上拉配置输出引脚上拉,下拉下拉,推挽等配置推挽等配置8 CAN 驱动器驱动器 82C2501.特性特性 (1)高速率高速率,可达可达1MHz (2)具有抗瞬间干扰和保护能力具有抗瞬间干扰和保护能力 (3)斜率控制斜率控制,降低射频干扰降低射频干扰(RFI)(4)低电流待机低电流待机 (5)未上电节点对总线没有影响未上电节点对总线没有影响 (6)可接可接110个节点个节点与与RS485驱动驱动器作用相同器作用相同2.功能功能3.真值表真值表4.工作模式工作模式(8 脚脚)(a).高速

21、模式高速模式:RS 接地接地 (b).斜率模式斜率模式:RS接电阻接电阻 (c).待机模式待机模式:RS 接高电平接高电平(低功耗低功耗100uA)5.输出参考电压输出参考电压(5脚脚)为为CAN控制器输入提供参考控制器输入提供参考电压电压,作为作为RX电平门线电平门线,确定确定RX电平是逻辑电平是逻辑”1”还是还是”0”.6.网络接线网络接线VCCC1C3R1R2说明说明:(1).片选地址片选地址 8000-80FFH(5).R1和和R2分压分压 2.1V为模拟输为模拟输 入参考电压入参考电压9 CPU 与与CAN接口设计接口设计1.CPU 与与SJA1000接口设计接口设计(2).MODE

22、=“1”,选选用用Intel 模式模式,=0 Motorola 模式。模式。(3).ALE 使使 D0-D7 数据线与地址线复用数据线与地址线复用。VccD0-D7AD0-AD7 WR RDALEINT1P2.7CSINTALERDWRRX0VDD1VSS1VDD2VDD3MODEVSS3VSS2TX0RX1VCCC2SJA1000CPUXTAL1XTAL2C4C516MHzRSTP1.1(4).CAN 地址地址0-255,其中使用其中使用0-127字节字节(6).系统模拟地和数字系统模拟地和数字地地VDD1/VSS1:VDD1/VSS1:逻辑电源逻辑电源VDD2/VSS2:VDD2/VSS2

23、:输入模拟电源输入模拟电源VDD3/VSS3:VDD3/VSS3:输出模拟电源输出模拟电源用法用法:每路电源分别退耦后每路电源分别退耦后再接系统电源再接系统电源.VCCTX0RX0INOUTVDDGNDVccENOUTVDDENVCCGNDVDDINVCCGNDRsCANHCANLTXDRXD6N1376N137SJA100082C25039039039039055C16.2K4.7KRX1100nF100nF100nFR1R2R3R4R5R6R7 R8R9C3C4C530pF30pFP6KE10AP6KE10A124R1047K2.SJA1000与与82C250接口接口(1).隔离方法隔离方

24、法(1).电磁隔离电磁隔离:利用磁场耦合传输信号利用磁场耦合传输信号,从而使电路隔从而使电路隔离离(2).光电隔离光电隔离:利用光电效应传输信号利用光电效应传输信号,从而使电路隔从而使电路隔离离(2).光电隔离器的结构光电隔离器的结构VCCIFVINVDDVOB)光电藕耦合器的选择光电藕耦合器的选择4N25 T=Tphl+Tplh=2.8+4.5=7.3uS6N137 Tphl=75 nS A).选择光耦的指标选择光耦的指标.隔离电压隔离电压:1500-2500 VRMS.传输速度传输速度:10K-1MHzIoCAN 通讯最高速率通讯最高速率1M,应选用应选用6N137C).注意注意:还应考虑耦合系数受温度的还应考虑耦合系数受温度的影响影响RfRl4.6N1374.6N137参数设计参数设计(1).6N137的标准接法的标准接法RF0.01uFVE(2)真值表真值表输入输入VE输出输出HHHHLHLHHLLL(3)RF选择选择VF 取取 1.8 V,IF 取取 8mARF=(5-1.8)/0.008=400欧欧,实际取值实际取值 390欧欧