2014汽車網(wǎng)絡(luò)實驗指導(dǎo)書

1、車載網(wǎng)絡(luò)與總線技術(shù)實驗指導(dǎo)書主編嚴屹宏適用專業(yè)：車輛工程上海電機學(xué)院2014年11月 # 上ii削軌跨規(guī)SHANGHAIDIANJ1IUNPERSITY汽車學(xué)院實驗指導(dǎo)書TOC o 1-5 h z前言2 HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 實驗一編程入門、仿真調(diào)試3 HYPERLINK l bookmark22 o Current Document 實驗二編程提高、并行I/O接口、中斷6實驗三MSCAN初始化編程與仿真調(diào)試11 HYPERLINK l bookmark46 o Current Document 實驗四MSCAN發(fā)送報文編程與仿真調(diào)試

2、14疋腹汽車學(xué)院SHANGHAIDIANJUNIVERSITV疋腹汽車學(xué)院SHANGHAIDIANJUNIVERSITV 實驗指導(dǎo)書-XX.刖言一、汽車網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)的目的隨著汽車電子技術(shù)的發(fā)展，越來越多的電子產(chǎn)品裝載到汽車上，極大地提高了汽車的動力性和舒適性，同時也增加了車內(nèi)布線的難度和成本。CAN屬于總線式串行通信網(wǎng)絡(luò)，由于具有良好的可靠性、實時性及靈活性，已經(jīng)成為國際標準(ISO11898),在汽車電子系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。目前在CAN系統(tǒng)設(shè)計中，使用最多的是單片機外掛獨立的CAN控制器，如恩智浦NXP(原Philips)公司的PCA82C200、SJA1000或Intel公司的8252

3、6、82527等芯片。本實驗采用就是以飛思卡爾(Freescale)的16位單片機S12(X)為核心，通過SOC中片內(nèi)外設(shè)MSCAN(CAN通信控制器)實現(xiàn)CAN總線系統(tǒng)中最重要的協(xié)議層。重點使學(xué)生通過使用CAN通信控制器MSCAN理解數(shù)據(jù)鏈路層和物理信令子層并掌握其實現(xiàn)方法。同時還兼顧進一步鞏固對汽車總線的基礎(chǔ)一一汽車電子開發(fā)的相關(guān)理論、技術(shù)的學(xué)習(xí)，為車輛工程專業(yè)的高年級學(xué)生日后從事汽車網(wǎng)絡(luò)、汽車電子的開發(fā)打下一定的基礎(chǔ)。本科程的實驗使學(xué)生能夠?qū)ζ嚲W(wǎng)絡(luò)的概念、特點有一定的認識，學(xué)習(xí)汽車網(wǎng)路的相關(guān)理論、方法和汽車網(wǎng)絡(luò)開發(fā)教學(xué)系統(tǒng)的基本工作原理和相關(guān)軟件的使用方法。通過S12(X)系列單片機及

4、其MSCAN總線通信控制器，熟悉、掌握CAN總線節(jié)點的硬件與電路組成；熟悉微控制器集成開發(fā)環(huán)境codewarrior軟件基本操作、理解由C語言編寫軟件工程的架構(gòu)及其相關(guān)程序設(shè)計思想;基本掌握CAN總線數(shù)據(jù)鏈路層通信協(xié)議的軟件編程、仿真和調(diào)試方法；通過實驗鞏固、進一步理解對汽車CAN總線的結(jié)構(gòu)和原理。二、實驗注意事項1、預(yù)習(xí)是做好實驗的前提。在實驗之前，應(yīng)仔細閱讀實驗指導(dǎo)書，了解實驗的目的、要求，掌握基本原理和主要實驗步驟。2、對實驗裝置和測試裝置在未經(jīng)了解以前，不要任意啟動設(shè)備。3、進入實驗室必須嚴肅認真，集中精力，抓緊時間，分工合作，完成本實驗內(nèi)容。與本實驗無關(guān)的一切設(shè)備，不準擅自啟動。4、

5、實驗完畢，應(yīng)使實驗設(shè)備處于正常關(guān)閉狀態(tài)。5、實驗后應(yīng)進行數(shù)據(jù)處理，結(jié)果分析，寫好實驗報告。實驗指導(dǎo)書實驗一編程入門、仿真調(diào)試一、實驗?zāi)康氖煜わw思卡爾MCU仿真與調(diào)試環(huán)境的安裝和使用方法，掌握C語言程序的編輯書寫規(guī)范，學(xué)習(xí)單片機C語言程序調(diào)試手段，進一步編制應(yīng)用程序，體會MCU應(yīng)用程序特點。熟悉算術(shù)邏輯處理、軟件延時、并行I/O(GPI0)等應(yīng)用程序編寫技巧。二、實驗環(huán)境CodeWarriorIDE仿真調(diào)試軟件+S12(X)開發(fā)板套件+計算機；編程語言選擇：單選C語言；調(diào)試連接選擇：硬件連接調(diào)試(TBDML)；仿真調(diào)試器一端連接電腦背后USB接口，另一端插接核心板的BDM接口。三、實驗內(nèi)容：Co

6、deWarriorIDE軟件安裝方法和嵌入式系統(tǒng)硬件知識的學(xué)習(xí)(略)編輯、編譯簡單樣本程序：點亮一個LED燈。底板上的8個LED已接B口8位，B口位輸出低電平時點亮。熟悉CodeWarriorIDE的工程建立、菜單、工具、窗口、狀態(tài)等。程序初始化完畢后，從main()函數(shù)開始運行，其他函數(shù)的執(zhí)行都要通過main()函數(shù)的調(diào)用來實現(xiàn)；正確編輯好代碼后，下載并打開Debug窗口。仿真調(diào)試：分別利用單步、全速、停止、斷點、復(fù)位等運行調(diào)試手段，觀察寄存器A、B、X、Y、PC、CCR等的狀態(tài)與變化。觀察FALSH中指令地址和RAM中數(shù)據(jù)變化情況。通過在Data1窗口添加表達式、設(shè)置變量觀察點，學(xué)習(xí)在So

7、urse窗口分析程序遠行的機制并驗證運行結(jié)果。(該仿真調(diào)試方法將運用于以后的各次實驗中) 樣本程序代碼參考如下：|#includez*comnionincludederivative.h/*deunsignedint1;voidmain(void)z*口utyourowncodehere*/EDBB=0kFF;FORTB=OkFF;Enablelnterrupts;f口工【；)_FEED_COP(j;/蠶feedsth巳dogFOETE_BIT0=0;/*loopforever*/，來匚i丄已呂玉已riL5.k5：i.irethsity口u2、利用8個LED燈，設(shè)計一段流水燈程序汽車學(xué)院實驗指

8、導(dǎo)書汨AhlGHJUdl工HMUWIWER日ITW書底板上的8個LED已接B口8位，B口位輸出低電平時點亮。依次點亮系統(tǒng)板上的8個LED燈（之前的燈不用熄滅），LED已接B口8位，B口位輸出低電平時點亮。亮出時間控制調(diào)用軟件延時100ms。工程編譯、連接完成后，進入仿真調(diào)試窗口。仿真調(diào)試：分別利用單步、全速、停止、斷點、復(fù)位等運行調(diào)試手段，觀察寄存器A、B、X、Y、PC、CCR等的狀態(tài)與變化。觀察FALSH中指令地址和RAM中數(shù)據(jù)變化情況。通過在Datal窗口添加表達式、設(shè)置變量觀察點，學(xué)習(xí)在Sourse窗口分析程序遠行的機制并驗證運行結(jié)果。（該仿真調(diào)試方法將運用于以后的各次實驗中）程序代碼提

9、示：利用異或邏輯運算3、設(shè)計跑馬燈程序：提示，在上一個程序基礎(chǔ)上進行修改。依次點亮系統(tǒng)板上的8個LED燈（之前的燈熄滅），LED已接B口8位，B口位輸出低電平時點亮。亮出時間控制調(diào)用軟件延時100ms。四、實驗要求對實驗內(nèi)容進行預(yù)習(xí)，寫出操作步驟，注意事項及做出相應(yīng)流程圖。詳細了解汽車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的使用規(guī)范。對實驗結(jié)果進行整理，分析，寫出實驗報告。疋腹汽車學(xué)院SHANGHAIDIANJUNIVERSITV疋腹汽車學(xué)院SHANGHAIDIANJUNIVERSITV # 實驗指導(dǎo)書實驗二編程提高、并行I/O接口、中斷、實驗?zāi)康模菏煜わw思卡爾MCU指令及其應(yīng)用規(guī)則，鞏固匯編語言程序編程方法，初步熟悉硬件

10、連接調(diào)試方法。掌握C語言綜合編程方法，掌握并行I/O口、定時器、中斷等功能部件的使用規(guī)則和應(yīng)用方法，熟悉MCU模塊功能的初始化程序，熟悉中斷處理程序的安排。二、實驗環(huán)境CodeWarriorIDE仿真調(diào)試軟件+S12(X)開發(fā)板套件+計算機；編程語言選擇：單選C語言；調(diào)試連接選擇：硬件連接調(diào)試(TBDML)；仿真調(diào)試器一端連接電腦背后USB接口，另一端插接核心板的BDM接口。三、實驗內(nèi)容:1、底板上的8個LED已接B口8位,B口位輸出低電平時點亮。蜂鳴器連接端口P的引腳3。設(shè)計一個利用輸入設(shè)備觸發(fā)輸出設(shè)備工作的系統(tǒng)，在主函數(shù)mian()中實現(xiàn)，按下鍵盤按鈕，蜂鳴器響起。與此同時流水燈正常工作。

11、 主要程序代碼參考上y;:疋腹汽車學(xué)院SHANGHAIDIANlUNERSITVdelayy()|for(3=0；310;+)for(i=l;K65533;i+)”PERH=255；PFSH=ObOOOOOOOO;PIEH=ObOOOOO011;voidnain(void)z*putyourowncodehere*/DDRB=0sFF;PORTB=OkFF：DDRH=0h00;DDRP=0hFF：iniPH(r“PTP_PTP3=1;EnableInterrupts;or(；JPORTS=1；b=ljdelayy();_FEED_COP();feedstliedogfor(k=07k7;k+)

12、b=b1;a=bjPORTE=a;delayy();if(PTIH_PTIH0=0)PTP_PTP3=l;i(PTIH_PTIHi=0)FTP_PTP3=0;2、利用端口H的引腳0（已接至連接鍵盤按鍵F1）中斷功能，按動F1就能給端口H的引腳0引腳施加帶有下降沿的低電平。下降沿中斷觸發(fā)的端口P的引腳3上的蜂鳴器。底板上的8個LED已接B口8位,B口位輸出低電平時點亮，從而實現(xiàn)流水燈控制的同時，按下按鈕F1蜂鳴器可以響應(yīng)。調(diào)試時，可在中斷服務(wù)程序中設(shè)置斷點，以方便觀察是否進入中斷。在此程序正常運行的基礎(chǔ)上再加入對底板按鍵F1（H口最低位，按下時接地，必須設(shè)疋腹汽車學(xué)院SHANGHAIDIANJU

13、NIVERSITV實驗指導(dǎo)書疋腹汽車學(xué)院SHANGHAIDIANJUNIVERSITV實驗指導(dǎo)書 #置上拉電阻）的檢測，當(dāng)其按下F1時蜂鳴器響起，再次按下F1時蜂鳴器停止鳴叫。3、思考修改上面的程序，實現(xiàn)流水燈的在先點亮或熄滅前三個燈時，鍵盤按鈕F1不觸發(fā)蜂鳴器叫，隨后5個燈時能觸發(fā)蜂鳴器叫。四、實驗要求對實驗內(nèi)容進行預(yù)習(xí)，寫出操作步驟，注意事項及做出相應(yīng)流程圖。詳細了解汽車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的使用規(guī)范。對實驗結(jié)果進行整理，分析，寫出實驗報告。疋腹汽車學(xué)院SHANGHAIDIANJUNIVERSITV實驗指導(dǎo)書上除3礙矗SHANGHAIDIANJIUNPERSITV 實驗三MSCAN初始化編程與仿真調(diào)試

14、一、實驗?zāi)康睦斫釩AN-BUS的數(shù)據(jù)鏈路層。熟悉汽車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的硬件環(huán)境和軟件環(huán)境熟悉CAN模塊初始化編程的方法重點學(xué)習(xí)如何設(shè)置報文濾波器，掌握如何初始化波特率寄存器和控制寄存器二、實驗環(huán)境CodeWarriorIDE仿真調(diào)試軟件+S12(X)開發(fā)板套件+計算機；編程語言選擇：單選C語言；調(diào)試連接選擇：硬件連接調(diào)試(TBDML)；仿真調(diào)試器一端連接電腦背后USB接口，另一端插接核心板的BDM接口。三、實驗內(nèi)容使用S12第一個MSCAN模塊CANO。假定MCU外部晶振16MHz，時序部分規(guī)定為：CAN總線波特率125kb/s，總時間份額為16,同步跳變寬度為4個時間份額，MSCAN在位時間75%處

15、采樣一個樣本；濾波方式規(guī)定為選擇雙32位濾波器，只接受0 x13F的標準幀；MSCAN模式規(guī)定為MSCAN模塊使能,正常模式，使能時間戳，使能接收中斷，禁止發(fā)送中斷。確定MSCAN時序參數(shù)CANCTL1寄存器中的時鐘源選擇CLKSRC定義了MSCAN使用的時鐘源是總線時鐘還是振蕩器時鐘。時鐘源的選擇必須以CAN協(xié)議為基礎(chǔ)，選擇最為恰當(dāng)?shù)臅r鐘源。此例中，選擇16MHz的外部振蕩器作為時鐘源，即設(shè)置CANCTL1_CLKSRC=O。確定合適的時段1、時段2和同步跳轉(zhuǎn)寬度的值，從而確定MSCAN寄存器TSEG1、TSEG2和SJW的值。選擇條件為總時間份額=16二SYNC+時段1+時段2(SYNC=

16、1)汽車學(xué)院實驗指導(dǎo)書（SYNC+時段1）/總時間份額=75%同步跳轉(zhuǎn)寬度=4則可從中選擇時段1=11，時段2=4滿足上述條件，從而得出寄存器的值,CANBTR1_TSEG1=10,CANBTR1_TSEG2=3CANBTR0_SJW=3接著根據(jù)根據(jù)CAN總線波特率計算公式，求出MSCAN波特率分頻因子Prescalervalue。其中，F(xiàn)=16MHz,BitTime=1/(125kHz),TimeSegment1=11,canclkTimeSegment2=4。CAN總線波特率計算公式為BitTime=(Prescalervalue)x(1+TimeSegmentl+TimeSegment2

17、)CANCLK分頻數(shù)為Prescalervalue=16MHz/(1+11+4)/(125kHz)=8CANBTR0_BRP=8-1=7根據(jù)每位時間采集的CAN總線樣本數(shù)量規(guī)定，每位采集一個樣本，可得CANBTR1_SAMP=0。至此求出CANBTR0和CANBTR1寄存器中所有字段的值，即CANBTR0=0Xc7CANBTR1=0 x3A3確定MSCAN濾波參數(shù)根據(jù)MSCAN的IDAR寄存器結(jié)構(gòu)，設(shè)置ID值及其掩碼為（11位標識符），即ID=0 x13F=0b00100111111Mask=0 x6C0=0b11011000000設(shè)置IDAR、IDMR寄存器，由于只接受0 x13F的標準幀，

18、因此每位都需要比對，IDMR各個寄存器均為0。則得出的其中一組濾波器的各寄存器的值為IDAR0=0 x27IDAR1=0 xE0IDAR2=0 x00IDAR3=0 x00IDMR0=0 x00IDMR1=0 x00IDMR2=0 x00IDMR3=0 x004.根據(jù)以上編寫首個MSCAN初始化驅(qū)動程序。四、實驗要求對實驗內(nèi)容進行預(yù)習(xí)，寫出操作步驟，注意事項及做出相應(yīng)流程圖。詳細了解汽車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的使用規(guī)范。對實驗結(jié)果進行整理，分析，寫出實驗報告。疋腹汽車學(xué)院SHANGHAIDIANJUNIVERSITV實驗指導(dǎo)書疋腹汽車學(xué)院SHANGHAIDIANJUNIVERSITV實驗指導(dǎo)書 # 實驗四MSCAN發(fā)送報文編程與仿真調(diào)試一、實驗?zāi)康睦斫釩AN-BUS的數(shù)據(jù)鏈路層。熟悉汽車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的硬件環(huán)境和軟件環(huán)境進一步熟悉CAN模塊初始化編程的方