CAN總線系列講座——CAN控制器和收發(fā)器

1、CAN總線系列講座第三講CAN®制器和收發(fā)器CAN控制器官方定義：CAN控制器用于將欲收發(fā)的信息（報(bào)文），轉(zhuǎn)換為符合 CAN規(guī)范的CAN幀, 通過(guò)CAN收發(fā)器，在 CAN-bus上交換信息。舉個(gè)便于理解的例子：就像您發(fā)快遞一樣，要根據(jù)快遞公司提供的快遞單填寫具體的信 息（發(fā)件人和收件人的地址、聯(lián)系電話等）,快遞公司將之標(biāo)準(zhǔn)化（統(tǒng)一的快遞單格式，并對(duì)每一件快遞進(jìn)行編號(hào)），隨后才能傳遞信息（您快遞的具體東西，如文件、衣服、手機(jī)等） 。（1） CAN控制器分類CAN控制器芯片分為兩類：一類是獨(dú)立的控制器芯片，如SJA100Q另一類是和微控制器做在一起，如 NXP半導(dǎo)體公司的 Cortex-

2、M0內(nèi)核LPC11Cxx系列微控制器、LPC2000系 列32位ARM微控制器。CAN控制器的大致分類及相應(yīng)的產(chǎn)品可參見(jiàn)表1。表1 CAN控制器分類及相應(yīng)產(chǎn)品型號(hào)類別產(chǎn)品舉例獨(dú)立CAN控制器NXP 半導(dǎo)體的 SJF1000CCT、SJA1000、SJA1000T集成CAN控制器的單片機(jī)NXP半導(dǎo)體的P87C591等CAN控制器的ARM芯片NXP半導(dǎo)體的LPC11Cxx系列微控 制器；TI半導(dǎo)體Stellaris（群星）系列ARM 的 S2000、S5000、S8000、S9000 系列（2） CAN控制器的工作原理為了便于讀者理解 CAN控制器的工作原理，下面給出了一個(gè)SJA1000 CAN控

3、制器的經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)化的結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。主控制囂盛口管*送CAN棣 心噂塊-CAN控制器接口管理邏輯如圖命令，控制CAN控制諦可圖1 CAN控制器結(jié)構(gòu)示意接口管理邏輯1所示。接口管理邏輯用于連接外部主控制器，解釋來(lái)自主控制器的孌嘗存器的尋址，并向主控制器提供中斷信息和狀態(tài)信息。CAN核心模塊CAN核心模塊如圖1所示。收到一個(gè)報(bào)文時(shí)，CAN核心模塊根據(jù) CAN規(guī)范將串行位流轉(zhuǎn)換成用于接收的并行數(shù)據(jù)，發(fā)送一個(gè)報(bào)文時(shí)則相反。發(fā)送緩沖器發(fā)送緩沖器如圖1所示。發(fā)送緩沖器用于存儲(chǔ)一個(gè)完整的報(bào)文，當(dāng)CAN控制器發(fā)送初始化時(shí)，接口管理邏輯會(huì)使CAN核心模塊從發(fā)送緩沖器讀 CAN報(bào)文。驗(yàn)收濾波器驗(yàn)收濾波器如圖1所示

4、，驗(yàn)收濾波器可以根據(jù)用戶的編程設(shè)置，過(guò)濾掉無(wú)須接收的報(bào)文。接收FIFO接收FIF。如圖1所示。接收FIF。是驗(yàn)收濾波器和主控制器之間的接口，用于存儲(chǔ)從CAN總線上接收的所有報(bào)文。工作模式CAN控制器可以有兩種工作模式（BasicCAN和PeliCAND。BasicCAN僅支持標(biāo)準(zhǔn)模式，PeliCAN支持CAN2.0B的標(biāo)準(zhǔn)模式和擴(kuò)展模式。二CAN收發(fā)器官方定義：CAN收發(fā)器是CAN控制器和物理總線之間的接口，將CAN控制器的邏輯電平轉(zhuǎn)換為CAN總線的差分電平，在兩條有差分電壓的總線電纜上傳輸數(shù)據(jù)。舉個(gè)便于理解的例子：這類似于快遞員，負(fù)責(zé)收發(fā)快遞的工作。目前市面上常見(jiàn)CAN收發(fā)器的分類及相應(yīng)產(chǎn)品

5、參見(jiàn)表2。表2 CAN收發(fā)器分類及相應(yīng)產(chǎn)品CAN收發(fā)器分類描述相應(yīng)產(chǎn)品隔離CAN收發(fā)器隔離CAN收發(fā)器的主要功能是將 CAN控制器的邏 輯電平轉(zhuǎn)換為CAN總線的差分電平，并且具隔離 功能、ESD保護(hù)功能及TVS管防總線過(guò)壓CTM1050 系列、CTM8250 系列、CTM8251 系列通用CAN收發(fā)器NXP 半導(dǎo)體的 PCA82C250、PCA82C251高速CAN收發(fā)器支持較高的CAN通信速率NXP半導(dǎo)體的TJA1050、TJA1040、TJA1041/1041A容錯(cuò)CAN收發(fā)器在總線出現(xiàn)破損或短路情況下，容錯(cuò)性CAN收發(fā)器依然可以維持運(yùn)行。這類收發(fā)器對(duì)于容易出現(xiàn)故 障的領(lǐng)域，具有至關(guān)重要的

6、意義NXP半導(dǎo)體的TJA1054、TJA1054A、TJA1055、TJA1055/3三CAN-bus接口電路保護(hù)器件在汽車電子中，CAN-bus系統(tǒng)往往用于對(duì)安全至關(guān)重要的功能，比如引擎控制、ABS系統(tǒng)以及氣囊等，如果受到干擾導(dǎo)致工作失常將出現(xiàn)嚴(yán)重事故；此外，在不受到干擾的的同時(shí)，CAN-bus系統(tǒng)也不能干擾其它電子元件；所以 CAN-bus系統(tǒng)必須滿足電磁干擾（EMI）和靜 電放電（ESD標(biāo)準(zhǔn)的嚴(yán)格要求。此外，在許多場(chǎng)合CAN-bus接口有可能會(huì)遭到雷電、大電流浪涌的沖擊（例如許多戶外安裝的設(shè)備），所以還需要使用保護(hù)器件以防浪涌。(1) 共模扼流圈。如： EPCOS B8793(2) ESD防護(hù)。常見(jiàn)的 CAN-bus專用ESD保護(hù)元件型號(hào)有 NXP PESD1CA碩 Onsemi NUP2105L等 ESD元件。推薦CAN總線學(xué)習(xí)書籍及學(xué)習(xí)板：1、 CAN總線嵌入式開發(fā)從入門到實(shí)戰(zhàn)，牛躍聽 周立功等編著，北京航空航天大學(xué)出版