CAN控制器芯片教學(xué)

會計(jì)學(xué)1CAN控制器芯片PPT教學(xué)課件CAN總線收發(fā)器PCA82C250/PCA82C251PCA82C250/251是CAN協(xié)議控制器和物理總線的接口。此器件對總線提供差動發(fā)送能力，對CAN控制器提供差動接收能力。又稱為總線驅(qū)動器。PCA82C251有更高的擊穿電壓，而且在隱性狀態(tài)小拉電流更小，在掉電情況小總線的輸出特性有一定改善第1頁/共37頁收發(fā)器主要特性完全符合ISO11898標(biāo)準(zhǔn)；高速率（最高達(dá)1Mbps）；具有抗汽車環(huán)境中的瞬間干擾，保護(hù)總線能力；斜率控制，降低射頻干擾（RFI）；差分接收器，抗寬范圍的共模干擾，抗電磁干擾（EMI）熱保護(hù)；防止電池和地之間的發(fā)生短路；低電流待機(jī)模式；未上電的節(jié)點(diǎn)對總線無影響；可連接110個(gè)節(jié)點(diǎn)。第2頁/共37頁P(yáng)CA82C250功能框圖接收器保護(hù)電路斜率/等待驅(qū)動器基準(zhǔn)電壓第3頁/共37頁硬件結(jié)構(gòu)符號管腳功能描述TXD1發(fā)送數(shù)據(jù)輸入GND2地VCC3電源電壓RXD4接收數(shù)據(jù)輸出Vref5參考電壓輸出CANL6低電平CAN電壓輸入/輸出CANH7高電平CAN電壓輸入/輸出RS8斜率電阻輸入PCA82C250管腳圖第4頁/共37頁工作模式高速模式管腳8接地。在高速工作模式下，發(fā)送器輸出級晶體管將以盡可能快的速度打開、關(guān)閉。在這種模式下，不采取任何措施用于限制上升斜率和下降斜率。建議使用屏蔽電纜以避免射頻干擾RFI問題。斜率控制模式對于較低速度或較短總線長度，可使用非屏蔽雙絞線或平行線作為總線。為降低射頻干擾RFI，應(yīng)限制上升斜率和下降斜率。上升斜率和下降斜率可通過由管腳8接至地的連接電阻進(jìn)行控制。斜率正比于管腳8的電流輸出。

第5頁/共37頁工作模式準(zhǔn)備模式管腳8如果接至高電平，則電路進(jìn)入低電流待機(jī)模式。在這種模式下，發(fā)送器被關(guān)閉，而接收器轉(zhuǎn)至低電流。第6頁/共37頁管腳RS選擇的三種不同工作模式在RS管腳上強(qiáng)制條件模式管腳上電壓和電流VRS>0.75VCC待機(jī)模式IRS<|10μA|－10μA<IRS<－200μA斜率控制模式0.3VCC<VRS<0.6VCCVRS<0.3VCC高速模式IRS<－500μA第7頁/共37頁獨(dú)立的控制芯片SJA1000及其使用SJA1000是一個(gè)獨(dú)立的CAN控制器，它在汽車和普通的工業(yè)應(yīng)用上有先進(jìn)的特征。由于它和PCA82C200在硬件和軟件都兼容，因此它將會替代PCA82C200，SJA1000有一系列先進(jìn)的功能，適合于多種應(yīng)用特別在系統(tǒng)優(yōu)化診斷和維護(hù)方面非常重要。第8頁/共37頁操作模式BasicCAN模式和PCA82C200兼容。BasicCAN模式是上電后默認(rèn)的操作模式，因此用PCA82C200開發(fā)的已有硬件和軟件，可以直接在SJA1000上使用而不用作任何修改。PeliCAN模式是新的操作模式。它能夠處理所有CAN2.0B規(guī)范的幀類型。而且它還提供一些增強(qiáng)功能，使SJA1000能應(yīng)用于更寬的領(lǐng)域。工作模式通過時(shí)鐘分頻寄存器中的CAN模式位來選擇，復(fù)位時(shí)默認(rèn)模式是BasicCAN模式。第9頁/共37頁SJA1000控制器結(jié)構(gòu)圖由主控制器進(jìn)行管理控制、將欲收發(fā)的信息（報(bào)文），轉(zhuǎn)換為CAN規(guī)范的CAN幀，通過CAN收發(fā)器，在CANBUS上交換信息。CANBUSCAN核心模塊發(fā)送緩沖器接口管理邏輯接收FIFO驗(yàn)收濾波器主控制器CAN收發(fā)器第10頁/共37頁SJA1000控制器結(jié)構(gòu)CAN核心模塊根據(jù)CAN規(guī)范控制CAN幀的發(fā)送和接收。收到一個(gè)報(bào)文時(shí)，CAN核心模塊將串行位流轉(zhuǎn)換成用于的并行數(shù)據(jù)，發(fā)送一個(gè)報(bào)文時(shí)則相反。

接口管理邏輯用于連接外部主控制器。外部可以是微型控制器或任何其他器件，SJA1000通過復(fù)用的地址/數(shù)據(jù)總線，與主控制器聯(lián)系。第11頁/共37頁SJA1000控制器結(jié)構(gòu)發(fā)送緩沖器用于存儲一個(gè)完整的擴(kuò)展的或標(biāo)準(zhǔn)的報(bào)文。當(dāng)主控制器初始發(fā)送時(shí)，接口管理邏輯會使CAN核心模塊從發(fā)送緩沖器讀CAN報(bào)文。驗(yàn)收濾波器通過這個(gè)可編程的濾波器能確定主控制器要接收哪些報(bào)文。

接收FIFO用于存儲所有收到的報(bào)文，儲存報(bào)文的多少由工作模式?jīng)Q定，最多能存儲32個(gè)報(bào)文。因?yàn)閿?shù)據(jù)超載可能性被大大降低，這使用戶能更靈活地指定中斷服務(wù)和中斷優(yōu)先級。第12頁/共37頁SJA1000的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及功能第13頁/共37頁SJA1000的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及功能接口管理邏輯（IML）接口管理邏輯解釋來自CPU的命令，控制CAN寄存器的尋址，向主控制器提供中斷信息和狀態(tài)信息。由8位并行地址/數(shù)據(jù)總線和片選、讀、寫、時(shí)鐘、使能等控制信號線與主控制CPU相連接。發(fā)送緩沖器（TXB）

發(fā)送緩沖器是CPU和BSP（位流處理器）之間的接口，能夠存儲發(fā)送到CAN網(wǎng)絡(luò)上的完整信息，緩沖器長13個(gè)字節(jié)，由CPU寫入、BSP讀出。第14頁/共37頁SJA1000的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及功能接收緩沖器（RXB，RXFIFO）

接收緩沖器是驗(yàn)收濾波器和CPU之間的接口，用來儲存從CAN總線上接收的信息，接收緩沖器（RXB，13個(gè)字節(jié)）作為接收FIFO（RXFIFO，長64個(gè)字節(jié)）的一個(gè)窗口，可被CPU訪問，CPU在此FIFO的支持下可以在處理信息的時(shí)候接收其它信息。驗(yàn)收濾波器（ACF）

驗(yàn)收濾波器把它其中的數(shù)據(jù)和接收的識別碼的內(nèi)容相比較，以決定是否接收信息。在純粹的接收測試中，所有的信息都保存在RXFIFO中。第15頁/共37頁SJA1000的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及功能位流處理器（BSP）位流處理器是一個(gè)在發(fā)送緩沖器、RXFIFO和CAN總線之間，控制數(shù)據(jù)流的程序裝置，它還在CAN總線上執(zhí)行錯(cuò)誤檢測、仲裁填充和錯(cuò)誤處理。位時(shí)序邏輯（BTL）

位時(shí)序邏輯監(jiān)視串口的CAN總線和處理與總線有關(guān)的位時(shí)序。它在信息開頭的總線傳輸時(shí)同步CAN總線位流（硬同步），接收信息時(shí)再次同步下一次傳送（軟同步）BTL還提供了可編程的間段來補(bǔ)償傳播延遲時(shí)間、相位轉(zhuǎn)換（例如：由于振蕩漂移）和定義采樣點(diǎn)和一位時(shí)間內(nèi)的采樣次數(shù)。錯(cuò)誤管理邏輯（EML）

EML負(fù)責(zé)傳送層模塊的錯(cuò)誤管制。它接收BSP的出錯(cuò)報(bào)告。通知BSP和IML進(jìn)行錯(cuò)誤統(tǒng)計(jì)。第16頁/共37頁SJA1000控制器引腳SJA1000DIP28引腳圖

SJA1000控制器有DIP28（塑質(zhì)雙列直插封裝）和SO28（塑質(zhì)小型外線封裝）兩種形式第17頁/共37頁SJA1000引腳排列與引腳功能表符號引腳說明AD7-AD02，1，28-23多路地址/數(shù)據(jù)總線ALE/AS3ALE輸入信號Intel模式AS輸入信號Motorola模式/CS4片選輸入低電平允許訪問SJA1000/RD/E5微控制器（CPU）的/RD信號Intel模式或E使能信號Motorola模式/WR6微控制器（CPU）的/WR信號Intel模式或RD//WR信號Motorola模式CLKOUT7SJA1000產(chǎn)生的提供給微控制器（CPU）的時(shí)鐘輸出信號時(shí)鐘信號來源于內(nèi)部振蕩器且通過編程驅(qū)動時(shí)鐘控制寄存器的時(shí)鐘關(guān)閉位可禁止該引腳VSS18接地XTAL19輸入到振蕩器放大電路外部振蕩信號由此輸入注1XTAL210振蕩放大電路輸出使用外部振蕩信號時(shí)左開路輸出注1MODE11模式選擇輸入1=Intel模式0=Motorola模式第18頁/共37頁VDD312輸出驅(qū)動的5V電壓源TX013從CAN輸出驅(qū)動器0輸出到物理線路上TX114從CAN輸出驅(qū)動器1輸出到物理線路上VSS315輸出驅(qū)動器接地/INT16中斷輸出用于中斷微控制器（CPU）/INT在內(nèi)部中斷寄存器各位都被置位時(shí)低電平有效/INT是開漏輸出且與系統(tǒng)中的其它/INT是線或的此引腳上的低電平可以把IC從睡眠模式中激活/RST17如C=1F；R=50kVDD218輸入比較器的5V電壓源RX0，RX119，20從物理的CAN總線輸入到SJA1000的輸入比較器；支配控制電平將會喚醒SJA1000的睡眠模式；如果RX1比RX0的電平高，就讀支配控制電平，反之讀弱勢電平，如果時(shí)鐘分頻寄存器的CBP位被置位就旁路CAN輸入比較器以減少內(nèi)部延時(shí)（此時(shí)連有外部收發(fā)電路）這種情況下只有RX0是激活的；弱勢電平被認(rèn)為是高，而支配電平被認(rèn)為是低。VSS221輸入比較器的接地端VDD122邏輯電路的5V電壓源第19頁/共37頁SJA1000的特征與PCA82C200完全兼容的功能。靈活的微處理器接口---允許接口大多數(shù)微型處理器或微型控制器。可編程的CAN輸出驅(qū)動器----對各種物理層的分界面。CAN位頻率高達(dá)1Mbit/s----SJA1000覆蓋了位頻率的所有范圍，包括高速應(yīng)用第20頁/共37頁SJA1000的特征改良的PCA82C200功能CAN2.0B(passive)----SJA1000的CAN2.0Bpassive特征允許CAN控制器接收有29位標(biāo)識符的報(bào)文。64個(gè)字節(jié)接收FIFO----接收FIFO，可以存儲高達(dá)21個(gè)報(bào)文，這延長了最大中斷服務(wù)時(shí)間，避免了數(shù)據(jù)超載。24MHz時(shí)鐘頻率----微處理器的訪問更快和CAN的位定時(shí)選擇更多。接收比較器旁路----減少內(nèi)部延遲，由于改進(jìn)的位定時(shí)編程，使CAN總線長度更長。第21頁/共37頁SJA1000的特征PeliCAN模式的增強(qiáng)功能CAN2.0Bactive----CAN2.0Bactive支持帶有29位標(biāo)識符的網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展應(yīng)用。發(fā)送緩沖器----有11位或29位標(biāo)識符的報(bào)文的單報(bào)文發(fā)送緩沖器。增強(qiáng)的驗(yàn)收濾波器-----兩個(gè)驗(yàn)收濾波器模式，支持11位和29位標(biāo)識符的濾波。可讀的錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器、可編程的出錯(cuò)警告界限、錯(cuò)誤代碼捕捉寄存器、出錯(cuò)中斷-----支持錯(cuò)誤分析，在原型階段和在正常操作期間可用于：診斷、系統(tǒng)維護(hù)、系統(tǒng)優(yōu)化。第22頁/共37頁SJA1000的特征PeliCAN模式的增強(qiáng)功能仲裁丟失捕捉中斷----支持系統(tǒng)優(yōu)化包括報(bào)文延遲時(shí)間的分析。單次發(fā)送----使軟件命令最小化和允許快速重載發(fā)送緩沖器。僅聽模式---SJA1000能夠作為一個(gè)認(rèn)可的CAN監(jiān)控器操作，可以分析CAN總線通信或進(jìn)行自動位速率檢測。自測試模式----支持全部CAN節(jié)點(diǎn)的功能自測試或在一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)的自接收。第23頁/共37頁BasicCAN模式

SJA1000是一種I/O設(shè)備基于內(nèi)存編址的微控制器，與其它控制器（CPU）之間的操作是通過象RAM一樣的片內(nèi)寄存器讀寫來實(shí)現(xiàn)的。

微處理器（CPU）CAN收發(fā)器控制寄存器SJA1000CAN控制器命令寄存器狀態(tài)寄存器中斷寄存器驗(yàn)收代碼寄存器驗(yàn)收屏蔽寄存器….….CANBUS第24頁/共37頁BasicCAN模式復(fù)位模式當(dāng)硬件復(fù)位或控制器掉線總線狀態(tài)位時(shí)會自動進(jìn)入復(fù)位模式。工作模式是通過置位控制寄存器的復(fù)位請求位激活的第25頁/共37頁段CAN地址寄存器名稱（符號）控制0控制寄存器1命令寄存器2狀態(tài)寄存器3中斷寄存器4驗(yàn)收代碼寄存器5驗(yàn)收屏蔽寄存器6總線定時(shí)寄存器07總線定時(shí)寄存器18輸出控制寄存器9測試寄存器發(fā)送緩沖器10識別碼(ID10-3)11識別碼ID2-0)+RTR和DLC12-19數(shù)據(jù)字1-節(jié)8接收緩沖器20識別碼(ID10-3)21識別碼ID2-0)+RTR和DLC22-29數(shù)據(jù)字節(jié)1-8

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31時(shí)鐘分頻器BasicCAN地址表第26頁/共37頁波特率設(shè)定總線定時(shí)寄存器0定義了波特率預(yù)設(shè)值（BRP）和同步跳轉(zhuǎn)寬度（SJW）的值。復(fù)位模式有效時(shí)這個(gè)寄存器是可以被訪問（讀/寫）的。在BasicCAN模式中總是FFH。波特率預(yù)設(shè)值（BRP）CAN系統(tǒng)時(shí)鐘tSCL的周期是可編程的，而且決定了相應(yīng)的位時(shí)序。CAN系統(tǒng)時(shí)鐘由如下公式計(jì)算：tSCL=2×tCLK×(32×BRP.5+16×BRP.4+8×BRP.3+4×BRP.2+2×BRP.1+BRP.0+1)

這里tCLK=XTAL的頻率周期=1/fXTAL第27頁/共37頁波特率設(shè)定同步跳轉(zhuǎn)寬度(SJW)

為了補(bǔ)償在不同總線控制器的時(shí)鐘振蕩器之間的相位偏移，任何總線控制器必須在當(dāng)前傳送的相關(guān)信號邊沿重新同步。同步跳轉(zhuǎn)寬度，定義了每一位周期可以被重新同步，縮短或延長的時(shí)鐘周