CAN總線的原理及使用教程

CAN總線及應(yīng)用MSCAN08/MSCAN122一、目標定位目標：以MSCAN08和MSCAN12為例如，講述CAN現(xiàn)場總線，初步掌握CAN總線技術(shù)的應(yīng)用。根本要求：了解CAN通信協(xié)議根本概念，掌握CAN通信接口硬件設(shè)計和MSCAN08和MSCAN12編程方法MSCAN08/MSCAN123二、主要內(nèi)容CAN技術(shù)標準MSCAN08模塊MSCAN08通信接口硬件電路MSCAN08模塊的編程結(jié)構(gòu)MSCAN08通信子函數(shù)與測試實例MSCAN12模塊MSCAN12模塊的編程結(jié)構(gòu)MSCAN12的自環(huán)測試實例MSCAN08/MSCAN124CAN通信協(xié)議主要描述設(shè)備之間的信息傳遞方式。CAN各層的定義與開放系統(tǒng)互連模型OSI一致。CAN技術(shù)標準定義了模型的最下面兩層：數(shù)據(jù)鏈路層和物理層，是設(shè)計CAN應(yīng)用系統(tǒng)的根本依據(jù)。1991年9月Bosch公司發(fā)布了CAN技術(shù)標準Version2.0。該技術(shù)標準包括A和B兩局部，2.0A給出了在Version1.2中定義的CAN報文格式，而2.0B給出了標準的和擴展的兩種報文格式。標準主要是針對CAN控制器的設(shè)計者，對大多數(shù)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計人員來說，只需對Version2.0版技術(shù)標準的根本結(jié)構(gòu)、概念、規(guī)那么作一般了解，知道一些根本參數(shù)和可訪問的硬件即可。CAN技術(shù)標準MSCAN08/MSCAN125CAN的根本概念報文信息路由位速率優(yōu)先權(quán)遠程數(shù)據(jù)請求多主機仲裁錯誤標志和恢復時間故障界定連接單通道總線數(shù)據(jù)表示應(yīng)答MSCAN08/MSCAN126報文和信息路由報文(Messages)

在總線上傳輸?shù)男畔?。信息路?InformationRouting)CAN不對通信單元分配地址，報文的尋址內(nèi)容由報文的標識符指定。所有CAN節(jié)點通過報文濾波來判斷是否接收報文。

MSCAN08/MSCAN127位速率位速率(BitRate)

指總線的傳輸速率，下表列出了距離與位速率的相關(guān)數(shù)據(jù)。這里的最大距離是指不接中繼器的兩個單元之間的距離。MSCAN08/MSCAN128位定位與同步標稱位速率〔NominalBitRate〕：理想的發(fā)送器在沒有重新同步的情況下每秒發(fā)送的位數(shù)量。標稱位時間〔NominalBitTime〕：是標稱位速率的倒數(shù)。分成幾個不重疊的片段：同步段(SYNC_SEG〕、傳播段(PROG_SEG)、相位段1(PHASE_SEG1)、相位段2(PHASE_SEG2)。MSCAN08/MSCAN129優(yōu)先權(quán)優(yōu)先權(quán)(Priorities)在CAN總線上發(fā)送的每一個報文都具有唯一的一個11位或29位的標識符，標識符越小，那么報文優(yōu)先權(quán)越高，因此一個為全0標識符的報文具有最高級優(yōu)先權(quán)。MSCAN08/MSCAN1210單通道單通道(SingleChannel)CAN總線由單一通道組成，借助數(shù)據(jù)的同步實現(xiàn)信息傳輸，可以是單線(加地線)、兩條差分線、光纖等，通常使用雙絞線。MSCAN08/MSCAN1211總線表示總線數(shù)據(jù)表示(BusValues)CAN總線上用顯性(Dominant)和隱性(Recessive)表示0和1。當在總線上出現(xiàn)同時發(fā)送顯性位和隱性位時，總線上數(shù)值將出現(xiàn)顯性。總線上的信號使用差分電壓傳送，兩條信號線被稱為CAN_H和CAN_L。MSCAN08/MSCAN1212標識符檢驗濾波當總線上有報文到達時，MSCAN08會將該報文的標識符與本地的標識符校驗存放器中進行比較，本地標識符屏蔽存放器那么是用于指定比較結(jié)果是否有影響，1表示相應(yīng)位的比較結(jié)果不影響報文的接收。MSCAN08/MSCAN1213報文傳輸類型報文傳輸由4種不同的幀類型表示和控制：數(shù)據(jù)幀：數(shù)據(jù)幀將數(shù)據(jù)從發(fā)送器傳輸?shù)浇邮掌?。遠程幀：總線單元發(fā)出遠程幀，請求發(fā)送具有同一標識符的數(shù)據(jù)幀。錯誤幀：任何單元檢測到總線錯誤就發(fā)出錯誤幀。過載幀：過載幀用于在先行和后續(xù)數(shù)據(jù)幀〔或遠程幀〕之間提供一附加的延時。MSCAN08/MSCAN1214數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)幀組成MSCAN08/MSCAN1215遠程幀結(jié)構(gòu)遠程幀的組成幀間空間仲裁場控制場CRC場幀結(jié)束遠程幀幀起始應(yīng)答場幀間空間或過載幀MSCAN08/MSCAN1216錯誤幀結(jié)構(gòu)錯誤幀的組成MSCAN08/MSCAN1217過載幀結(jié)構(gòu)過載幀的組成MSCAN08/MSCAN1218MSCAN08特性MSCAN08---Freescale可升級控制器局域網(wǎng)〔Motorolascalablecontrollerareanetwork，MSCAN〕：符合CAN2.0A/B協(xié)議標準，支持標準和擴展數(shù)據(jù)幀位速率可編程，最大1Mbps數(shù)據(jù)幀長度為0~8字節(jié)支持遠程請求幀1個FIFO接收緩沖區(qū)，3個具有局部優(yōu)先級的FIFO發(fā)送緩沖區(qū)標識符驗收模式可配置成1個32位過濾碼、2個16位過濾碼、4個8位過濾碼，或者關(guān)閉濾波器內(nèi)置低通濾波的遠程喚醒功能自環(huán)工作模式MSCAN08/MSCAN1219MSCAN08外部引腳MSCAN08有2根外部引腳：CANRX(輸入)和CANTX(輸出)CANTX代表CAN上的邏輯電平：0為高電平(顯性)，1為低電平(隱性)。MSCAN08模塊構(gòu)建的典型的CAN系統(tǒng)如下圖：MSCAN08/MSCAN1220MSCAN08通信接口電路MSCAN08/MSCAN1221MSCAN08的編程結(jié)構(gòu)—內(nèi)存映射MSCAN08/MSCAN1222MSCAN08的編程結(jié)構(gòu)—報文收發(fā)緩沖區(qū)MSCAN08/MSCAN1223MSCAN08的編程結(jié)構(gòu)—存放器MSCAN08/MSCAN1224MSCAN08通信實現(xiàn)初始化MSCAN08/MSCAN1225MSCAN08通信實現(xiàn)發(fā)送和接收函數(shù)MSCAN08/MSCAN1226MSCAN08自環(huán)通信測試實例(1)．回環(huán)工作方式測試工程文件列表MSCAN08/MSCAN1227MSCAN08自環(huán)通信測試實例(2)．回環(huán)工作方式C語言主程序MSCAN08/MSCAN1228MSCAN08正常通信測試實例(1)．查詢方式效勞器節(jié)點C語言主程序MSCAN08/MSCAN1229MSCAN08正常通信測試實例(2)．查詢方式客戶節(jié)點C語言主程序MSCAN08/MSCAN1230MSCAN12模塊簡介MSCAN12特性〔與MSCAN08幾乎相同〕：符合CAN2.0A/B協(xié)議標準支持標準和擴展數(shù)據(jù)幀格式數(shù)據(jù)長度為0~8字節(jié)位速率可編程，最大1Mbps支持遠程幀擁有5個FIFO機制的接收緩沖區(qū)，3個具有局部優(yōu)先級的發(fā)送緩沖區(qū)具有靈活的標識符驗收模式…………MSCAN08/MSCAN1231MSCAN12模塊框圖MSCAN08/MSCAN1232MSCAN12外部引腳MSCAN08/MSCAN1233MSCAN12報文緩沖區(qū)結(jié)構(gòu)報文緩沖區(qū)組織圖MSCAN08/MSCAN1234MSCAN12編程結(jié)構(gòu)—內(nèi)存映射MSCAN08/MSCAN1235MSCAN12編程結(jié)構(gòu)—存放器1)MSCAN控制存放器0(CANCTL0)2)MSCAN控制存放器1(CANCTL1)3)MSCAN總線時鐘存放器0(CANBTR0)4)MSCAN總線時鐘存放器1(CANBTR1)5)MSCAN接收器標志存放器(CANRFLG)6)MSCAN接收器中斷使能存放器(CANRIER)7)MSCAN發(fā)送器標志存放器(CANTFLG)8)MSCAN發(fā)送器中斷使能存放器(CANTIER)9)MSCAN發(fā)送器消息中止控制存放器(CANTARQ)10)MSCAN發(fā)送器消息中止控制存放器(CANTAAK)11)MSCAN發(fā)送緩沖區(qū)選擇存放器(CANTBSEL)12)MSCAN標識符驗收控制存放器(CANTIDAC)13)MSCAN接收錯誤計數(shù)存放器(CANRXERR)14)MSCAN發(fā)送錯誤計數(shù)存放器(CANTXERR)15)MSCAN標識符驗收碼存放器(CANIDAR0~7)16)MSCAN標識符屏蔽存放器(CANIDMR0~7)MSCAN08/MSCAN1236MSCAN12模塊的自環(huán)通信實例MSCAN12通信頭文件〔MSCAN12.h〕〔1〕CAN通信存放器及標志位定義〔2〕CAN通信用到的設(shè)置量定義〔3〕CAN通信相關(guān)函數(shù)聲明〔4〕CAN通信初始化MSCAN12通信函數(shù)文件〔MSCAN12.c〕〔1〕CAN通信初始化：voidCANInit(void)〔2〕CAN發(fā)送1幀數(shù)據(jù)：INT8UCANSND1DFRM(INT16UID,INT8U*DataBUF,INT8ULEN)〔3〕查找空閑發(fā)送緩沖區(qū)：INT8UGetSNDBUF(void)〔4〕CAN接收1幀數(shù)據(jù)：INT8UCANRCV1FRM(INT8U*CANRCVBUF)MSCAN08/MSCAN1237MSCAN12模塊的自環(huán)通信實例1.自環(huán)通信方式測試工程主函數(shù)文件main.c第1步：定義常量，初始化變量第2步：禁止總中斷第3步：芯片初始化第4步：模塊初始化(串口初始化、MSCAN12初始化〕第5步：開放SCI0接收中斷第6步：開放總中斷MSCAN08/MSCAN1238MSCAN12模塊的自環(huán)通信實例1.自環(huán)通信方式測試工程主函數(shù)文件main.c第7步：等待時間增加1。假設(shè)等待時間到轉(zhuǎn)第8步，否那么轉(zhuǎn)第7步。第8步：發(fā)送"Hello!!!",假設(shè)發(fā)送成功轉(zhuǎn)第9步，否那么轉(zhuǎn)第10步。第9步：CAN等待接收數(shù)