CAN總線(xiàn)控制器SJA1000

• 1.CAN總線(xiàn)
• • 1.1仲裁過(guò)程
  • 1.2控制段
  • 1.3數(shù)據(jù)段
  • 1.4CRC段
  • 1.5ACK段
  • 1.6遠(yuǎn)程幀
• 2.濾波器設(shè)置
• • 2.1單濾波器設(shè)置
  • 2.2雙濾波器設(shè)置
• 3.初始化設(shè)置
• 參考資料

1.CAN總線(xiàn)

控制器局域網(wǎng)總線(xiàn)（CAN，Controller Area Nerwork）是一種用于實(shí)時(shí)應(yīng)用的串行通訊協(xié)議總線(xiàn)，它可以使用雙絞線(xiàn)來(lái)傳輸信號(hào)，是世界上應(yīng)用最廣泛的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)之一。CAN協(xié)議用于汽車(chē)中各種不同元件之間的通信，以此取代昂貴而笨重的配電線(xiàn)束。該協(xié)議的健壯性使其用途延伸到其它自動(dòng)化和工業(yè)應(yīng)用。

CAN總線(xiàn)控制器分為兩種，一種是可以直接與MCU連接的控制芯片（如sja1000)，另一種是集成在SOC中適用APB總線(xiàn)接口的CAN IP。

MCU控制的CAN總線(xiàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下所示。

CAN-bus通信幀共分為數(shù)據(jù)幀、遠(yuǎn)程幀、錯(cuò)誤幀、過(guò)載幀和幀間隔五種類(lèi)型。數(shù)據(jù)幀由結(jié)構(gòu)上由7個(gè)段組成，其中根據(jù)仲裁段ID碼長(zhǎng)度的不同，分為標(biāo)準(zhǔn)幀（CAN2.0A）和擴(kuò)展幀（CAN2.0B）。

在CAN總線(xiàn)上，默認(rèn)保持高電平，只要有一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)出低電平，總線(xiàn)上的電平就變?yōu)榈碗娖?#xff0c;只有當(dāng)所有節(jié)點(diǎn)保持為電平時(shí)，總線(xiàn)上才會(huì)保持為高電平。所以，顯性為低電平，隱性為高電平。

幀起始和幀結(jié)束用于界定一個(gè)數(shù)據(jù)幀，無(wú)論是標(biāo)準(zhǔn)幀還是拓展幀，都有幀起始和幀結(jié)束。

1.1仲裁過(guò)程

仲裁有三大規(guī)則：
1.幀ID值越小，優(yōu)先級(jí)越高。

2.數(shù)據(jù)幀優(yōu)先級(jí)比遠(yuǎn)程幀優(yōu)先級(jí)高。

3.標(biāo)準(zhǔn)幀優(yōu)先級(jí)比拓展幀高。

1.2控制段

1.3數(shù)據(jù)段

1.4CRC段

1.5ACK段

1.6遠(yuǎn)程幀

2.濾波器設(shè)置

CAN總線(xiàn)的濾波器設(shè)置就像給總線(xiàn)上的節(jié)點(diǎn)設(shè)置了一層過(guò)濾網(wǎng)，只有符合要求的CAN信息幀才可以通過(guò)，其余的一概濾除。

在驗(yàn)收濾波器的幫助下，只有當(dāng)接收信息中的識(shí)別位和驗(yàn)收濾波器預(yù)定義的值相等時(shí)，CAN 控制器才允許將已接收信息存入RXFIFO。

驗(yàn)收濾波器由驗(yàn)收代碼寄存器(ACRn)和驗(yàn)收屏蔽寄存器AMRn 定義，要接收的信息的位模式在驗(yàn)收代碼寄存器中定義，相應(yīng)的驗(yàn)收屏蔽寄存器允許定義某些位為“不影響”，即可為任意值。

在SJA1000復(fù)位模式下，設(shè)置寄存器CDR.7為“0”，即設(shè)置CAN控制器SJA1000工作于BasicCAN模式，CDR.7為1，即Pelican模式。

有兩種不同的過(guò)濾模式可在模式寄存器中選擇MOD.3， AFM。
單濾波器模式：AFM 位是1；
雙濾波器模式：AFM 位是0。

2.1單濾波器設(shè)置

(1)接收CAN標(biāo)準(zhǔn)幀時(shí)單濾波器配置：

對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)幀，11位標(biāo)識(shí)符、RTR位、數(shù)據(jù)場(chǎng)前兩個(gè)字節(jié)參與濾波；

對(duì)與參與濾波的數(shù)據(jù)，所有AMR為0的位所對(duì)應(yīng)的ACR位和參與濾波數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)位必須相同才算驗(yàn)收通過(guò)；

如果由于置位RTR=1 位而沒(méi)有數(shù)據(jù)字節(jié)，或因?yàn)樵O(shè)置相應(yīng)的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度代碼而沒(méi)有或只有一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)信息，報(bào)文也會(huì)被接收。對(duì)于一個(gè)成功接收的報(bào)文，所有單個(gè)位在濾波器中的比較結(jié)果都必須為“接受”；

注意AMR1 和ACR1 的低四位是不用的，為了和將來(lái)的產(chǎn)品兼容，這些位可通過(guò)設(shè)置AMR1.3、AMR1.2 、AMR1.4和AMR1.0 為1 而定為“不影響”。

舉例：如何設(shè)置單濾波，接收標(biāo)識(shí)符為0000 1010 010的CAN標(biāo)準(zhǔn)幀？

在SJA1000復(fù)位模式下，設(shè)置寄存器CDR.7為“1”，即設(shè)置CAN控制器SJA1000工作于PeliCAN模式。

設(shè)置模式寄存器的驗(yàn)收濾波器模式位（AFM）為１，選擇單濾波器模式；

設(shè)置驗(yàn)收代碼寄存器ACR0=0x0A、ACR1=0x40、ACR2=ACR3=0x00；

根據(jù)單濾波器時(shí)信息幀與濾波器的位對(duì)應(yīng)關(guān)系，將需要參與濾波的信息位對(duì)應(yīng)的驗(yàn)收屏蔽寄存器位設(shè)置為0，設(shè)置AMR0=0x00，AMR1=0x0F、AMR2=AMR3=0XFF；

如此設(shè)置，SJA1000接收標(biāo)識(shí)符ID.28~ID.18為0000 1010 010的CAN標(biāo)準(zhǔn)幀。

(2)接收CAN擴(kuò)展幀時(shí)單濾波器配置：

對(duì)于擴(kuò)展幀，29位標(biāo)識(shí)符和RTR位參與濾波；

對(duì)與參與濾波的數(shù)據(jù)，所有AMR為“０”的位所對(duì)應(yīng)的ACR位和參與濾波數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)位必須相同才驗(yàn)收通過(guò)濾波；

必須注意的是AMR3和ACR3的最低兩位是不用的。為了和將來(lái)的產(chǎn)品兼容，這些位應(yīng)該通過(guò)置位AMR3.1和AMR3.0為“1”來(lái)定為“不影響”。

舉例：如何設(shè)置單濾波，接收標(biāo)識(shí)符ID.28~ID.0為0000 1010，0100 1010,0110 1011，1110 1的CAN擴(kuò)展幀？

在SJA1000復(fù)位模式下，設(shè)置寄存器CDR.7為“1”，即設(shè)置CAN控制器SJA1000工作于PeliCAN模式。

設(shè)置模式寄存器的驗(yàn)收濾波器模式位（AFM）為１，選擇單濾波器模式；

設(shè)置驗(yàn)收代碼寄存器ACR0=0x0A、ACR1=0x4A、ACR2=0x6B、ACR3=0XE8；

根據(jù)單濾波器時(shí)信息幀與濾波器的位對(duì)應(yīng)關(guān)系，將需要參與濾波的信息位對(duì)應(yīng)的驗(yàn)收屏蔽寄存器位設(shè)置為0，設(shè)置AMR0=0x00，AMR1=0x00、AMR2=0x00、AMR3=0X03；

2.2雙濾波器設(shè)置

這種配置可以定義兩個(gè)短濾波器，由４個(gè)ACR和４個(gè)AMR構(gòu)成兩個(gè)短濾波器。總線(xiàn)上的信息只要通過(guò)任意一個(gè)濾波器就被接收。

濾波器字節(jié)和信息字節(jié)之間位的對(duì)應(yīng)關(guān)系取決于當(dāng)前接收的幀格式。

(1)接收CAN標(biāo)準(zhǔn)幀時(shí)雙濾波器配置：

如果接收的是標(biāo)準(zhǔn)幀信息，被定義的兩個(gè)濾波器是不一樣的。

第一個(gè)濾波器由ACR0、ACR1、AMR0、AMR1以及ACR3、AMR3低4位組成，11位標(biāo)識(shí)符、RTR位和數(shù)據(jù)場(chǎng)第1字節(jié)參與濾波；

第二個(gè)濾波器由ACR2、AMR2以及ACR3、AMR3高4位組成，11位標(biāo)識(shí)符和RTR位參與濾波。

為了成功接收信息，在所有單個(gè)位的比較時(shí)，應(yīng)至少有一個(gè)濾波器表示接受。RTR 位置位“1”或數(shù)據(jù)長(zhǎng)度代碼是“0”，表示沒(méi)有數(shù)據(jù)字節(jié)存在；只要從開(kāi)始到RTR 位的部分都被表示接收，信息就可以通過(guò)濾波器1。

如果沒(méi)有數(shù)據(jù)字節(jié)向?yàn)V波器請(qǐng)求過(guò)濾，AMR1和AMR3的低4位必須被置為“1”，即“ 不影響”。此時(shí)，兩個(gè)濾波器的識(shí)別工作都是驗(yàn)證包括RTR 位在內(nèi)的整個(gè)標(biāo)準(zhǔn)識(shí)別碼。

舉例：如何設(shè)置雙濾波，接收標(biāo)識(shí)符ID.28~ID.18為0000 1010，010或ID.28~ID.18為01101011，111，且DATA Byte1 = 0x55 的兩類(lèi)CAN標(biāo)準(zhǔn)幀？

在SJA1000復(fù)位模式下，設(shè)置寄存器CDR.7為“1”，即設(shè)置CAN控制器SJA1000工作于PeliCAN模式。

設(shè)置模式寄存器的驗(yàn)收濾波器模式位（AFM）為0，選擇雙濾波器模式；

濾波器1配置為：
ACR0=0x0A、ACR1=0x45、ACR3(bit3-bit0)=0x5；
AMR0= 0x00、AMR1=0x00、AMR3(bit3-bit0)=0x0；
濾波器2配置為：
ACR2= 0x6B、ACR3(bit7-bit4)=0xE;
AMR2=0x00、 AMR3(bit7-bit4)= 0x0；

(2)接收CAN擴(kuò)展幀時(shí)雙濾波器配置：

如果接收到擴(kuò)展幀信息，定義的兩個(gè)濾波器是相同的。

第一個(gè)濾波器由ACR0、ACR1和AMR0、 AMR1構(gòu)成；

第二個(gè)濾波器由ACR2、ACR3和AMR2、 AMR3構(gòu)成；

兩個(gè)濾波器都只比較擴(kuò)展識(shí)別碼的前兩個(gè)字節(jié)，即29位標(biāo)識(shí)符中得高16位。

為了能成功接收信息，所有單個(gè)位的比較時(shí)至少有一個(gè)濾波器表示接收。

舉例：如何設(shè)置雙濾波，接收標(biāo)識(shí)符ID.28~ID.13為0000 1010，0100 1010和ID.28~ID.13為0110 1011，1110 1001的兩類(lèi)CAN擴(kuò)展幀？

在SJA1000復(fù)位模式下，設(shè)置寄存器CDR.7為“1”，即設(shè)置CAN控制器SJA1000工作于PeliCAN模式。

設(shè)置模式寄存器的驗(yàn)收濾波器模式位（AFM）為0，選擇雙濾波器模式；

設(shè)置驗(yàn)收代碼寄存器ACR0=0x0A、ACR1=0x4A、ACR2=0x6B、ACR3=0XE9；

根據(jù)雙濾波器時(shí)信息幀與濾波器的位對(duì)應(yīng)關(guān)系，將需要參與濾波的信息位對(duì)應(yīng)的驗(yàn)收屏蔽寄存器位設(shè)置為0，設(shè)置AMR0=0x00，AMR1=0x00、AMR2=0x00、AMR3=0X00

3.初始化設(shè)置

在對(duì)CAN控制器進(jìn)行初始化設(shè)置時(shí)，必須先設(shè)為復(fù)位模式。

（1）置位模式寄存器Bit0位進(jìn)入復(fù)位模式；

（2）設(shè)置時(shí)鐘分頻寄存器選擇時(shí)鐘頻率、CAN模式；

（3）設(shè)置驗(yàn)收濾波，設(shè)定驗(yàn)證碼和屏蔽碼；

（4）設(shè)置總線(xiàn)定時(shí)器寄存器0、1設(shè)定CAN波特率；

（5）設(shè)置輸出模式；

（6）清零模式寄存器Bit0位退出復(fù)位模式；

（7）發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，需要設(shè)置CMR寄存器，配置發(fā)送請(qǐng)求或者自測(cè)試請(qǐng)求，然后將發(fā)送數(shù)據(jù)寫(xiě)入發(fā)送buffer（在寫(xiě)入時(shí)，需要查看狀態(tài)寄存器，發(fā)送buffer是否為釋放狀態(tài)，如果是在鎖定狀態(tài)寫(xiě)入數(shù)據(jù)，那么數(shù)據(jù)會(huì)丟失，并沒(méi)有任何提醒！）；接收數(shù)據(jù)時(shí)，將數(shù)據(jù)從接收buffer讀取后，需要設(shè)置CMR寄存器，釋放接收buffer，這樣才可以讀取后面的數(shù)據(jù)。

初始化代碼如下所示：

參考資料

1.CAN總線(xiàn)系列講座第六講——SJA1000的濾波器設(shè)置
2.CAN-bus現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)基礎(chǔ)教程【第3章】CAN控制器驅(qū)動(dòng)-SJA1000初始化(11)
3.CAN協(xié)議，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和幀結(jié)構(gòu)

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的CAN总线控制器SJA1000的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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