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1、第5章 控制器局域网,控制器局域网,CAN通讯协议 CAN智能节点设计,CAN智能节点设计,系统总体结构 硬件设计 软件设计,系统总体结构,智能小区远程自动抄表系统,CAN智能节点设计,系统总体结构 硬件设计 软件设计,硬件设计,微控制器,硬件设计ext,微控制器（单片机） CAN控制器 CAN收发器 光耦,CAN控制器,以一块可编程芯片来实现CAN协议中规定的部分物理层和全部数据链路层功能。 作为微控制器和CAN收发器的接口。,CAN控制器ext,独立的CAN控制器：SJA1000集成CAN的微控制器：P8xC591,SJA1000独立CAN控制器,扩展的接收缓冲器为64B，先进先出（FIF
2、O） 与CAN 2.0协议兼容 同时支持11bit（CAN 2.0A）和29bit（CAN 2.0B）标识符 位速率可以达到1Mbps 对不同微处理器的接口 温度适应范围为-40 +125 ,SJA1000独立CAN控制器ext,SJA1000引脚 SJA1000内部结构 SJA的BasicCAN模式,SJA1000芯片引脚排列与名称,AD7AD0 地址/数据复用总线； ALE ALE（地址锁存允许）输入信号； CS 片选信号，低电平允许访问SJA1000； INT 中断输出； RD 来自CPU的读信号； WR 来自CPU的写信号。,SJA1000引脚描述与微控制器相连,SJA1000引脚描述
3、-与收发器相连,TX0/TX1 从输出驱动器输出到物理线路上； RX0/RX1 从CAN总线到SJA1000输入比较器。,SJA1000引脚描述-其他重要引脚,RST 复位输入，低电平有效； MODE 选择Intel模式或Motorola模式； XTAL1/XTAL2 外部时钟振荡电路。,SJA1000芯片ext,SJA1000独立CAN控制器ext,SJA1000引脚 SJA1000内部结构 SJA的BasicCAN模式,SJA1000内部结构,各模块功能说明,接口管理逻辑：解释来自MCU的命令。控制SJA1000的内部寻址，向MCU提供中断信息和状态信息。 发送缓冲器：存储发送到CAN总线
4、上的完整报文，缓冲器长13个字节，由MCU写入。 接收缓冲器：用于存储从CAN总线上接收并采用的报文。,各模块功能说明ext,接收过滤器：将接收到的标识符与接收过滤寄存器的内容进行比较，以确定是否接收整个报文。,SJA1000独立CAN控制器,SJA1000引脚 SJA1000内部结构 SJA1000的BasicCAN模式,SJA1000的两种模式,执行CAN 2.0A协议，BasicCAN模式 执行CAN2.0B协议，PeliCAN模式 *DeviceNet协议基于BasicCAN模式,SJA1000的BasicCAN模式,BasicCAN模式下的地址分配 复位值 发送缓冲器 接收缓冲器 接
5、收过滤器,BasicCAN模式下的地址分配,SJA1000的地址区域由控制段和报文缓冲段组成。 SJA1000有复位和工作两种寄存器访问模式。,BasicCAN模式下的地址分配ext,控制段：CPU与SJA1000间的状态、控制和命令的交换。包括：控制寄存器、命令寄存器、状态寄存器和中断寄存器。 报文缓冲段：分为发送缓冲器和接收缓冲器。,SJA的BasicCAN模式,BasicCAN模式下的地址分配 复位 发送缓冲器 接收过滤器,复 位,硬件复位：在芯片的复位脚（RST）上提供一定宽度的低电平。硬件复位需要足够的时间才能使控制寄存器中复位请求位置1。 软件复位：通过编程设置CR.0（复位请求位
6、）为1，或由脱离总线而引起的复位。,复位值ext,SJA1000检测到复位请求位为1后，将中止当前报文的接收/发送而进入复位模式。 复位模式多用于CAN节点的初始化设置。 当复位请求位从1变为0，SJA1000返回到工作模式。,SJA的BasicCAN模式,BasicCAN模式下的地址分配 复位值 发送缓冲器 接收过滤器,发送缓冲器,发送缓冲器用于存储来自CPU的将要发送的报文，分为描述符区和数据区。 发送缓冲器的读/写只能在SJA1000处于工作模式时由CPU完成。,发送缓冲器ext,（1）标识符ID用于总线仲裁和接收过滤。 （2）远程发送请求RTR确定通过总线发送的是远程帧或数据帧。,发送
7、缓冲器ext,（3）数据长度码DLC决定了报文数据域中的字节数。 （4）数据区存储即将发送的数据。 *接收缓冲器与发送缓冲器结构相同。,SJA的BasicCAN模式,BasicCAN模式下的地址分配 复位值 发送缓冲器 接收过滤器,接收过滤器,大多数应用中SJA1000与MCU间通过中断的方式交换数据。 只有当接收报文的标识符与接收过滤器中标识符预设值相同时，CAN控制器才允许将已接收报文传送到RXFIFO接收缓冲区中。,接收过滤器ext,包括接收码寄存器ACR和接收屏蔽寄存器AMR。 接收码寄存器定义要接收报文的位模式。 接收屏蔽寄存器定义某些位为“无关”。AMR定义为“0”表示报文中对应位
8、必须参与ACR对应位的比较。,接收过滤器ext,接收过滤器实例,CAN控制器,独立的CAN控制器：SJA1000集成CAN的微控制器：P8xC591,集成CAN的微控制器：P8xC591,独立CAN控制器必须外接微控制器。 采用集成CAN控制器的单片机。 简化了硬件设计，提高了系统可靠性。 但功能没有独立的CAN控制器强。,硬件设计,微控制器（单片机） CAN控制器 CAN收发器 光耦,82C250 CAN收发器,提供了CAN控制器和物理传输线路之间的接口 提供对总线的差分驱动发送和接收功能,差动发送与接收,82C250 CAN收发器功能框图,功能描述,82C250驱动电路具有限流电路，可防止
9、发送输出级对电源、地或负载短路。 可限制芯片的温升。 采用双线差分驱动，有助于抑制瞬变干扰。,82C250引脚功能,82C250的工作模式,高速工作模式斜率控制工作模式待机工作模式,高速工作模式,对应较高的总线速度或长度，发送器的输出级晶体管尽可能快的导通或截止。 建议采用屏蔽电缆，避免出现射频干扰问题。 不采用任何措施限制上升和下降的斜率，将引脚8 Rs接地。,82C250的工作模式,高速工作模式斜率控制工作模式待机工作模式,斜率控制工作模式,对于较低速度或较短的总线长度，可采用斜率控制工作模式。 上升和下降的斜率可以通过引脚8至地连接的电阻进行控制。斜率正比于引脚8上的电流输出。 可采用非
10、屏蔽双绞线。,82C250的工作模式,高速工作模式斜率控制工作模式待机工作模式,待机工作模式,如果引脚8接高电平，则电路进入低电平待机模式。 发送器被关闭，接收器转至低电流。 如果检测到显性位，微控制器将通过引脚8将驱动器变为正常工作状态来对该条件作出响应。,硬件设计,微控制器（单片机） CAN控制器 CAN收发器 光耦,高速光耦,CAN控制器与CAN收发器间的接口，实现两者的电气隔离。 光耦部分电路所采用的两个电源必须完全隔离。 采用光耦会造成传输延迟。,安全和抗干扰措施,82C250的CAN_H和CAN_L引脚各自通过一个5欧姆电阻与CAN总线相连，用于限流。 CAN_H和CAN_L与地间
11、并联了两个30pF的小电容，可滤除总线上的高频干扰。 两根CAN总线输入端与地之间接防雷击管，通过其放电，可以起到保护作用。,软件设计,初始化程序 报文发送 报文接收,初始化程序,在复位模式下，主控制器需配置寄存器包括： 模式寄存器（MOD，仅PeliCAN模式）接收过滤器模式；自我测试模式；只听模式。 时钟分频寄存器（CDR） l 选择使用BasicCAN或PeliCAN模式； l 是否使能CLKOUT管脚； l 是否旁路CAN输入比较器；TX1输出是否被用作专门接收中断输出。,初始化程序ext,接收码和接收屏蔽寄存器（ACR、AMR） 总线定时寄存器（BTR） 输出控制寄存器（OCR）用于定义CAN总线输出管脚TX0和TX1的输出模式,发送程序,发送程序仅需将需要发送的数据送入SJA1000发送缓冲器，然后将命令寄存器中的发送请求标志位置位。SJA1000自动完成将数据从CAN控制器发送缓冲器发送到总线的过程。,接收程序,SJA1000自动完成将数据从总线上接收到CAN接收缓冲器的过程。接收过滤器判断所接收报文正确后，自动保存在接收缓冲器内。CPU通过读操作将数据保存到本地存储器以释放接收缓冲器，并对数据进行相应处理。,
