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1、LPC17XX LVII 培训培训 CAN部分部分 Sherly Zhu BUMMS CHINA Oct 2009 2 CAN基本知识 3 什么是什么是CAN BUS CAN BUS 全称为 Controller Area Network BUS 即控制器局域网总 线技术 是国际上应用最广泛的现场总线之一 是一个串行通信总线 0 20 40 60 80 100 120 140 1997 1998 1999 2000 CAN Nodes 物理层 数据链路层 应用层 CAL CANopen CiA DeviceNet ODVA SDS Honeywell 7 2 1 CAN ISO OSI 模型
2、CAN 规范 由德国人 Robert Bosch 提出 ISO OSI11898 高速应用 ISO OSI11519 低速应用 汽车电子 工业控制 4 CAN BUS的一些特点的一些特点 唯一具有国际标准的现场总线 总线波特率可编程 最高可达 1 Mbit s 总线通讯距离与波特率有关 0 10km 多个主节点的特性 每个节点都可主动尝试进入总线 节点所发数据帧中的ID 可定义优先级 决定谁将抢占总线 报文不包含源地址或目标地址 仅用ID来指示功能信息 优先级信息 可根据报文的ID决定接收或屏蔽该报文 5 CAN BUS的一些特点的一些特点 CAN 包含了强大的侦错功能 具备CSMA CD C
3、arrier Sense Multiple Access with collision Detect 功能 非破坏性总线仲裁技术 大大节省了总线冲突的仲裁时间 发送的信息遭到破坏后 可自动重发 节点在错误严重的情况下具有自动退出总线的功能 低成本 6 CAN 电气特性和信号解释电气特性和信号解释 CAN能够使用多种物理介质 如双绞线 光纤等 最常用的就是双绞线 数据位以差分电压传送 CAN H 和 CAN L 显性的 逻辑 0 3 5v 隐性的 逻辑 1 1 5v VCAN H VCAN L 隐性位隐性位 隐性位隐性位 显性位显性位 Vdiff Vdiff 7 CAN的规范的规范 通讯协议通讯
4、协议 CAN通讯协议主要描述设备之间的信息传递方式 CAN2 0A 11位标识符 CAN2 0B 29位标识符 CAN层的定义与开放系统互连模型 OSI 一致 CAN的规范定义了模型的最下 面两层 数据链路层和物理层 而应用层协议可以由CAN用户定义成适合特别 工业领域的任何方案 比如DeviceNet 物理层 数据链路层 应用层 7 2 1 DeviceNet 适合于工厂底层自动化 ISO OSI 模型模型 CAN2 0A B ISO11898 x 120 Ohm 120 Ohm 8 CAN协议的分层结构协议的分层结构 位编码 解码 位定时 同步 驱动器接收器特性 逻辑链路子层LLC 接收滤
5、波 超载通知 恢复管理 介质访问控制子层MAC 数据包装 解包 帧编码 介质访问管理 错误监测 出错标定 应答 串并转换 数据链路层 物理层 故障界定 总线故障管理 监控器 9 报文传输报文传输 标准帧标准帧 11位标识符 扩展帧扩展帧 29位标识符 帧类型帧类型 数据帧 数据帧将数据从发送器传输到接收器 远程帧 总线单元发出远程帧 请求发送具有同一识别符的数据帧 错误帧 任何单元检测到总线错误就发出错误帧 过载帧 过载帧用以在先行的和后续的数据帧 或远程帧 之间提供一附加 的延时 10 SOFSOF SOFSOF 标准帧 CAN2 0A 11位标识符 扩展帧 CAN2 0B 29位标识符 C
6、AN的规范的规范 数据帧结构 数据帧结构 1 11 Bus Idle SOF 1 bit CAN ID 11 bits RTR 1 bit IDE r1 1 bit r0 1 bit DLC 4 bit Data Field 0 1 8 Bytes 0 8 64 bits CRC 15 bits ACK DEL 1 bit EOF 7 bits IFS 3 bits Bus Idle 标准 2 0A CRC DEL 1 bit ACK 1 bit RTR Remote Transmit Request SRR Substitute Remote Request IDE ID Extension
7、 r1 r0 reserved bits DLC Data Length Code 0 1 8 IFS Inter Frame Space Bus Idle SOF 1 bit Base ID 11 MSBs SRR 1 bit IDE 1 bit r0 1 bit DLC 4 bit Data Field 0 1 8 Bytes 0 8 64 bits Extended ID 18 LSBs RTR 1 bit r1 1 bit 扩展 2 0B CRC 15 bits ACK DEL 1 bit CRC DEL 1 bit ACK 1 bit CAN的规范的规范 数据帧结构 数据帧结构 2
8、EOF 7 bits IFS 3 bits Bus Idle 帧起始 仲裁场 控制场数据场CRC场帧结束ACK场 12 DeviceNet 类型类型数据段标号 类型 数据段标号 类型 开始 中间段 结尾开始 中间段 结尾 数据段标号数据段标号 0 63 CANopen CT T 触发位触发位 C 帧结尾标识帧结尾标识 帧信息帧信息序列号序列号 OSEK COM ISO WD 15765 帧信息帧信息 连续的帧信息连续的帧信息 序列号序列号 0 15 1Id23456781Id23456781Id2345678 CAN的规范的规范 长数据包中的数据段长数据包中的数据段 数据段数据段 n 数据段数
9、据段 n 2 1stdata byte 协议控制字 PCI 数据帧 n 1 数据帧 n 2 数据帧 n 13 CAN总线的参考设计 14 CAN 的参考设计的参考设计 原理原理 CAN 收发器 CAN 总线 CAN 控制器 控制器 MCU 具体应用 UDiff e g TJA105x 104x SJA1000 e g P89V51RD2 e g ABS e g TJA105x 104x e g 8xC591 LPC2292 LPC17xx e g EMS 节点 A节点 N CAN CAN H CAN L 120 Ohm 120 Ohm 15 CAN 的参考设计的参考设计 接口接口 16 LPC
10、17xx CAN模块 17 LPC17xx CAN模块特点模块特点 Compatible with CAN specification 2 0B ISO 11898 1 Programmable transfer rate up to 1 Mbit s Multicast and broadcast message facility Data length from 0 up to 8 bytes Non return to zero NRZ encoding decoding with bit stuffing Global Acceptance Filter recognizes 11 b
11、it and 29 bit Rx Identifiers for all CAN buses Acceptance Filter can provide FullCAN style automatic reception for selected standard Identifiers 2 CAN controllers and buses 18 CAN Gateway Architectural Overview 2 APB Bridge AHB Message Handler SJW 0 TSEG1 12 TSEG2 1 根据 CANbps Fvpb TSEG1 TSEG2 3 BRP
12、1 可设置 BRP 14 0 x0E 时序寄存器时序寄存器CANBTR 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 其余可使用复位值 CANBTR 0CANBTR 0X X001C000E001C000E 36 CAN总线波特率的设置 总线波特率的设置 2 实例实例 计算结果 CAN波特率 CANbps 100K bit s CAN波特率的上限 MaxCANbps 106K bit s CAN波特率的下限 MinCANbps 94K bit s 37 CAN总线的全局验收滤波器总线的全局验收滤波器 CAN 功能模块 3 2 1 VPB Bridge AHB Message Handler Comp
13、 ID Look up Table RAM 2k CAN 0 CAN 3 全局验收滤波器全局验收滤波器 中断变量控制器 IRQFIQ TX1 TX2 TX3 Prio V P B RX0 CAN Core Block Registers CAN0 RX1 RX0 RX1 RX1 RX2 38 CAN总线的全局验收滤波器总线的全局验收滤波器 2个CAN通道共用一个全局验收滤波器 使用硬件数据表格查询功能能够更快的识别和接收CAN总线传来的数据 可识别11位和29位的CAN标识符 含有一个2K BYTE RAM 的标识符查询表格 可存放1024个标准标识符 11位 或512个扩展标识符 29位 或
14、两种类型混合的标识符 5种不同的标识符表格 11位FullCAN标识符表格 11位标准标识符表格 29位扩展标识符表格 11位标准标识符范围表格 29位扩展标识符范围表格 39 全局验收滤波器查询表格设置全局验收滤波器查询表格设置 ID Look up Table not used ID Look up Table not used Explicit IDs 11 bit Groups of IDs 11 bit ID Look up Table not used Explicit IDs 29 bit Groups of IDs 29 bit 11位标准标识符 表格设置 29位扩展标识符 表
15、格设置 混合标识符 表格设置 ID Look up Table not used Explicit IDs 11 bit Groups of IDs 11 bit Groups of IDs 29 bit Explicit IDs 29 bit FullCAN 标识符 表格设置 ID Look up Table FullCAN IDs 11 bit FullCAN 以 及混合标识符 表格设置 Explicit IDs 11 bit Groups of IDs 11 bit Explicit IDs 29 bit FullCAN Message Object Data FullCAN Messa
16、ge Object Data FullCAN IDs 11 bit Groups of IDs 29 bit 40 滤波器查询表格的功能滤波器查询表格的功能 所使用的 CAN 通道号 11位标准标识符 300001 SCC 001208 标准标识符 SFF sa SFF GRP sa ENDofTable 511 1 2 如果在第3通道上收到标准标识符处于410h 420h 之间 not used 23 1 208 3 208 1 0501 051 1 1011 110 1 1201 130 1 1321 134 1 2001 203 1 6011 602 2 0302 032 3 210 Index 10 1 300Index 11 2 0472 059 2 2222 237 2 3402 352 3 4133 660 4 2084 250 4 4104 415 3 4103 420 1 4101 420 2 4102 420 4 4104 420 5 4105 420 Index 50 标准标识符表格 标准标识符范围表格 标识符下边界 420003 SCC 003410 标识符上边
