第12章CAN接口

1、CAN总线概述 CAN，全称为“Controller Area Network”，即控制器局域网，是国际上应用最广泛的现场总线之一。最初，CAN被设计作为汽车环境中的微控制器通讯，在车载各电子控制装置ECU之间交换信息，形成汽车电子控制网络。 CAN总线是德国BOSCH公司为解决现代汽车中众多的控制与测试仪器之间的数据交换而开发的一种串行数据通讯协议,是交通运载工具电气系统中应用较广的总线。现在向过程工业，机械工业，机器人，数控机床，传感器等方面发展。 1993年11月，ISO正式颁布CAN为国际标准ISO11898。 支持CAN协议的公司有Intel、Motorola、Philips、Sie

2、mens、NEC、Honeywell等公司。 传输速率： 可达到1Mbps（40米以内） 传输距离： 10千米（5kbps以下） 支持的介质：铜线，光纤 媒体访问控制方式：CSMA/冲突按优先权解决 可挂接的最大节点数：110 基本特性： 信号使用差分电压传送，两条信号线被称为“CAN_H”和“CAN_L”，静态时均是2.5V左右，此时状态表示为逻辑“1”，也可以叫做“隐性”。用CAN_H比CAN_L高表示逻辑“0”，称为“显形”，此时，通常电压值为：CAN_H = 3.5V 和CAN_L = 1.5V。CAN差分电压，总线位的数值表示 CAN属于总线式串行通信网络 可实现点对点、一点对多点及

3、全网广播几种方式发送接收数据 为多主方式工作，通信方式灵活 CAN网络按节点类型分成不同的优先级 CAN采用非破坏性总线优先级仲裁技术 每帧信息都有循环冗余校验CRC及其它检错措施 CAN节点在错误严重的情况下，具有自动关闭输出功能 CAN总线以报文为单位进行数据传递 每个标准报文起始部分有一个11位的标志符ID 数据域为0-8个字节，每个字节8位。 帧间空间 仲裁场 控制场 数据场 CRC场 帧结束 数据帧 帧起始 应答场 帧间空间 或过载帧 数据帧组成帧间空间帧间空间仲裁场仲裁场控制场控制场CRC场场帧结束帧结束远程帧远程帧帧起始帧起始应答场应答场帧间空间帧间空间或过载帧或过载帧远程帧的组

4、成 数据帧 错误标志 错误标志的重叠 错误界定符 错误帧 帧间空间 或过载帧 错误帧的组成 数据帧 过载标志 过载标志的重叠 过载界定符 过载帧 帧间空间 或过载帧 过载帧的组成 CAN协议一般用来管理控制器、传感器、执行器和人机接口之间的数据传输；使用双绞线，给用户提供了一种低成本的系统连网方案。 由于协议本身的优点，总线上的数据绝对不会发生冲突、数据遗失等现象，使得CAN广泛用于环境恶劣的工业现场和自动化生产线。 LF24xx系列DSP控制器作为第一个具有片上CAN控制模块的DSP芯片，给用户提供一个设计分布式或网络化运动控制系统的无限可能。 LF240X配置了一个符合CAN2.0B协议的

5、CAN模块。 CAN总线是一种多主总线，通信介质可以是绞线、同轴电缆或光导纤维，通信速率可达1Mbps，通信距离可达10km。 CAN协议的个最大特点是废除了传统的站地址编码，而代之以对通信数据块进行编码，使网络内的节点个数在理论上不受限制。由于CAN总线具有较强的纠错能力，支持差分收发，因而适合高干扰环境，并具有较远的传输距离。 CAN协议对于许多领域的分布式测控是很有吸引力的，目前CAN已成为IS011898标准，其特性如下：(1) CAN是一种有效支持分布式控制和实时控制的串行通信网络。(2) CAN协议遵循ISOOSI模型，采用了其中的物理层、数 据链路层与应用层。(3) CAN可以多

6、主模式工作，本质上也是种CSMA/CD方式， 网络上任意一个节点均可以在任意时刻主动地向网络 上的其它节点发送信息，而不分主从，节点之间的优 先级之分，因而通信方式灵活。(4) CAN采用非破坏性位仲裁技术，优先级发送，可以大大 节省总线冲突仲裁时间，在重负荷下表现出良好的性 能。(5) CAN可以点对点、一点对多点(成组)及全局广播等几种 方式传送和接收数据。(6) CAN的直接通信距离最远可达10km(传输速率为5Kbps)； 最高通信速率可达1Mbps(传输距离为40m)。(7) CAN上的节点数实际可达110个。(8) CAN数据链路层采用短帧结构，每一帧为8个字节，易 于纠错。可满足

7、通常工业领域中控制命令工作状态及 测试数据的一般要求。同时，8个字节不会占用总线 时间过长，从而保证了通信的实时性。(9) CAN每帧信息都有CRC校验及其它检错措施，有效地降 低了数据的错误率。 CAN节点在错误严重的情况下，具有自动关闭的功能， 使总线上其它节点不受影响。(11) 信号调制解调方式采用NBZ(非归零)编码解码方式， 并且采用插入填充位(位填充)技术。(12) 数据位具有支配 “0” (Dominant bit)和退让 “1” (Recessive bit)两种逻辑值，采用时钟同步技术，具 有硬件自同步和定时时间自动跟踪功能。 CANCAN协议支持用于通信的协议支持用于通信的

8、4 4种不同的帧类型：种不同的帧类型： 数据帧：从发送节点到接收节点传送数据。 远程帧：通过一个节点，使用相同的标志符请求一个 数据帧的发送。 错误帧：在总线检测错误时，任意一个节点所发送的帧。 过载帧：在前面的和后面的数据帧之间提供一个额外的 延时。 CAN标准数据帧包含44到108位，而CAN扩展数据帧包含64到128位，另外，多达23个填充位可以插入到一个标准的数据帧中，多达28个填充位可以插入到扩展数据帧中，这要根据数据流的代码来定。数据帧的最大长度为131位，扩展数据帧的最大长度为156位。 如下图所示，数据帧包含如下内容： 帧的起始； 包含标志符和被发送信息类型的仲裁域： 包含数据

9、位数的控制域； 多达8个字节的数据； 循环冗余检查（CRC)； 应答； 帧的结束 CAN总线所具有的卓越性能、极高的可靠性，设计独特，特别适合工业设备测控单元相连。因此，备受工业界的重视，并已被公认为工业界最有前途的现场总线之一。 CAN总线一般用双绞线，传输速率取绝于总线长度，总线长度小于40m时，传输速率可达1Mb/s。 CAN总线的连接如下图所示，DSP需要通过一个CAN收发器连接到CAN总线上。12.1 CAN Controller Architecture12.2 Memory Map CAN总线系统结构 CAN总线接口部分电路举例译码电路数据接口控 制 逻 辑双 口 RAMCANT

10、 X CANRXT MS320LF2407CAN收 发 器CANT X CANRXT MS320LF2407CAN收 发 器CANT X CANRXT MS320LF2407CAN收 发 器地 址 线数 据 线地 址 线数 据 线中 断IORIOWMEMWMEMR多 机 通 信 卡计算机接口 通信卡实现方案RS TXDCANH GNDCANL VCCVREF RXDCANTX/IOPC6CANRX/IOPC759483726187651237270GNDCANR4PCA82C250TTMS320LF2407GNDR1R2R3D14+5V+5V TMS320LF2407与CAN驱动接口电路AD6

11、1AD72ALE/AS3CS4RD/E5WR6CLKOUT7VSS18XTAL19XTAL210MODE11VDD312TX013TX114VSS315INT16RST17VDD218RX019RX120VSS221VDD122AD023AD124AD225AD326AD427AD528SJA1000P00P01P02P03P04P05P06P07ALENC1Anode2Cathode3NC4GND5Out6Enable7Vcc86N137BVCCTX0VCC+5VRS2390OhmRXD+5VRX0RX0Rs46.8KOhmRs53.6KOhmCs2100nFRs6390OhmVCCVCCV

12、CCNRDNWRINTSJAXTAL2RESETQ3NPNRQ22VCCRQ21P23CAN总线与单片机（AT89C52）的接口举例：SJA1000NC1Anode2Cathode3NC4GND5Out6Enable7Vcc86N137A+5VVCCRS1390ohmTX0TxDRs7390OhmCs3T xD1G N D2V C C3R xD4V ref5C A N L6C A N H7R s8PC A 82C 250T xD+5VR xDC P1100nFR ext1K ohmRs3124Ohm162738495JD B 9PCA82C250TMS320LF2407A，CAN总线接口应用程

13、序举例：;- CAN初始化程序 -CAN_INIT: LDP #DP_PF2 LACL MCRB OR #0C0H SACL MCRB ;IOPC6,IOPC7配置为特殊功能：CANRX,CANTX ;-CAN位定时器配置- LDP #DP_CAN SPLK #0040H,MDER ;MD3=0,MD2=1邮箱2接收,3发送 SPLK #0FFFFH,CAN_IFR ;清全部CAN中断标志 SPLK #07FFFH,LAM1_H ;0则ID必须匹配 SPLK #0FFFFH,LAM1_L SPLK #1000H,MCR ;CCR=1改变配置请求 WAIT_CCE: BIT GSR,#0BH ;

14、等待改变配置使能 BCND WAIT_CCE,NTC ;当CCE=1时即可以配置BCR1,BCR2寄存器 SPLK #0001H,BCR2 ;波特率预分频寄存器 SPLK #0033H,BCR1 ;波特率=1M LACL MCR AND #0EFFFH SACL MCR ;CCR=0改变配置结束请求 WAIT_NCEE: BIT GSR,#0BH BCND WAIT_NCEE,TC ;只有CEE=0时,寄存器BCR2,BCR1配置才成功 DSP、CAN总线接口应用程序举例（续）; -写CAN邮箱内容前寄存器设置- LDP #DP_CAN SPLK #0040H,MDER ;不使能邮箱，邮箱2设

15、为接收方式 SPLK #0103H,MCR ;CDR=1，数据区改变请求 ;-写 CAN 邮箱内容- LDP #DP_CAN2 SPLK #2447H,MSGID2H ;设置邮箱2的控制字及ID ; IDE=0，AME=0，AAM=0 ; 标准方式为MSGID2H122 SPLK #0FFFFH,MSGID2L SPLK #02H,MSGCTRL2 ;设置控制域 ;数据长度DCL = 8，RTR=0 数据帧 SPLK #00000H,MBX2A ;邮箱2信息初始化DSP、CAN总线接口应用程序举例（续）;-写 CAN 邮箱内容后寄存器设置- SPLK #0480H,MCR;DBO=1，ABO=1，STM=0 SPLK #04CH,MDER;ME3=0，MBX3 发送， ME2=1