2014汽车网络实验指导书

1、车载网络与总线技术实验指导书主编严屹宏适用专业：车辆工程上海电机学院2014年11月 # 上ii削轨跨规SHANGHAIDIANJ1IUNPERSITY汽车学院实验指导书TOC o 1-5 h z前言2 HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 实验一编程入门、仿真调试3 HYPERLINK l bookmark22 o Current Document 实验二编程提高、并行I/O接口、中断6实验三MSCAN初始化编程与仿真调试11 HYPERLINK l bookmark46 o Current Document 实验四MSCAN发送报文编程与仿真调试

2、14疋腹汽车学院SHANGHAIDIANJUNIVERSITV疋腹汽车学院SHANGHAIDIANJUNIVERSITV 实验指导书-XX.刖言一、汽车网络实验教学的目的随着汽车电子技术的发展，越来越多的电子产品装载到汽车上，极大地提高了汽车的动力性和舒适性，同时也增加了车内布线的难度和成本。CAN属于总线式串行通信网络，由于具有良好的可靠性、实时性及灵活性，已经成为国际标准(ISO11898),在汽车电子系统中得到了广泛的应用。目前在CAN系统设计中，使用最多的是单片机外挂独立的CAN控制器，如恩智浦NXP(原Philips)公司的PCA82C200、SJA1000或Intel公司的8252

3、6、82527等芯片。本实验采用就是以飞思卡尔(Freescale)的16位单片机S12(X)为核心，通过SOC中片内外设MSCAN(CAN通信控制器)实现CAN总线系统中最重要的协议层。重点使学生通过使用CAN通信控制器MSCAN理解数据链路层和物理信令子层并掌握其实现方法。同时还兼顾进一步巩固对汽车总线的基础一一汽车电子开发的相关理论、技术的学习，为车辆工程专业的高年级学生日后从事汽车网络、汽车电子的开发打下一定的基础。本科程的实验使学生能够对汽车网络的概念、特点有一定的认识，学习汽车网路的相关理论、方法和汽车网络开发教学系统的基本工作原理和相关软件的使用方法。通过S12(X)系列单片机及

4、其MSCAN总线通信控制器，熟悉、掌握CAN总线节点的硬件与电路组成；熟悉微控制器集成开发环境codewarrior软件基本操作、理解由C语言编写软件工程的架构及其相关程序设计思想;基本掌握CAN总线数据链路层通信协议的软件编程、仿真和调试方法；通过实验巩固、进一步理解对汽车CAN总线的结构和原理。二、实验注意事项1、预习是做好实验的前提。在实验之前，应仔细阅读实验指导书，了解实验的目的、要求，掌握基本原理和主要实验步骤。2、对实验装置和测试装置在未经了解以前，不要任意启动设备。3、进入实验室必须严肃认真，集中精力，抓紧时间，分工合作，完成本实验内容。与本实验无关的一切设备，不准擅自启动。4、

5、实验完毕，应使实验设备处于正常关闭状态。5、实验后应进行数据处理，结果分析，写好实验报告。实验指导书实验一编程入门、仿真调试一、实验目的熟悉飞思卡尔MCU仿真与调试环境的安装和使用方法，掌握C语言程序的编辑书写规范，学习单片机C语言程序调试手段，进一步编制应用程序，体会MCU应用程序特点。熟悉算术逻辑处理、软件延时、并行I/O(GPI0)等应用程序编写技巧。二、实验环境CodeWarriorIDE仿真调试软件+S12(X)开发板套件+计算机；编程语言选择：单选C语言；调试连接选择：硬件连接调试(TBDML)；仿真调试器一端连接电脑背后USB接口，另一端插接核心板的BDM接口。三、实验内容：Co

6、deWarriorIDE软件安装方法和嵌入式系统硬件知识的学习(略)编辑、编译简单样本程序：点亮一个LED灯。底板上的8个LED已接B口8位，B口位输出低电平时点亮。熟悉CodeWarriorIDE的工程建立、菜单、工具、窗口、状态等。程序初始化完毕后，从main()函数开始运行，其他函数的执行都要通过main()函数的调用来实现；正确编辑好代码后，下载并打开Debug窗口。仿真调试：分别利用单步、全速、停止、断点、复位等运行调试手段，观察寄存器A、B、X、Y、PC、CCR等的状态与变化。观察FALSH中指令地址和RAM中数据变化情况。通过在Data1窗口添加表达式、设置变量观察点，学习在So

7、urse窗口分析程序远行的机制并验证运行结果。(该仿真调试方法将运用于以后的各次实验中) 样本程序代码参考如下：|#includez*comnionincludederivative.h/*deunsignedint1;voidmain(void)z*口utyourowncodehere*/EDBB=0kFF;FORTB=OkFF;Enablelnterrupts;f口工【；)_FEED_COP(j;/蚕feedsth巳dogFOETE_BIT0=0;/*loopforever*/，来匚i丄已吕玉已riL5.k5：i.irethsity口u2、利用8个LED灯，设计一段流水灯程序汽车学院实验指

8、导书汨AhlGHJUdl工HMUWIWER日ITW书底板上的8个LED已接B口8位，B口位输出低电平时点亮。依次点亮系统板上的8个LED灯（之前的灯不用熄灭），LED已接B口8位，B口位输出低电平时点亮。亮出时间控制调用软件延时100ms。工程编译、连接完成后，进入仿真调试窗口。仿真调试：分别利用单步、全速、停止、断点、复位等运行调试手段，观察寄存器A、B、X、Y、PC、CCR等的状态与变化。观察FALSH中指令地址和RAM中数据变化情况。通过在Datal窗口添加表达式、设置变量观察点，学习在Sourse窗口分析程序远行的机制并验证运行结果。（该仿真调试方法将运用于以后的各次实验中）程序代码提

9、示：利用异或逻辑运算3、设计跑马灯程序：提示，在上一个程序基础上进行修改。依次点亮系统板上的8个LED灯（之前的灯熄灭），LED已接B口8位，B口位输出低电平时点亮。亮出时间控制调用软件延时100ms。四、实验要求对实验内容进行预习，写出操作步骤，注意事项及做出相应流程图。详细了解汽车网络系统的使用规范。对实验结果进行整理，分析，写出实验报告。疋腹汽车学院SHANGHAIDIANJUNIVERSITV疋腹汽车学院SHANGHAIDIANJUNIVERSITV # 实验指导书实验二编程提高、并行I/O接口、中断、实验目的：熟悉飞思卡尔MCU指令及其应用规则，巩固汇编语言程序编程方法，初步熟悉硬件

10、连接调试方法。掌握C语言综合编程方法，掌握并行I/O口、定时器、中断等功能部件的使用规则和应用方法，熟悉MCU模块功能的初始化程序，熟悉中断处理程序的安排。二、实验环境CodeWarriorIDE仿真调试软件+S12(X)开发板套件+计算机；编程语言选择：单选C语言；调试连接选择：硬件连接调试(TBDML)；仿真调试器一端连接电脑背后USB接口，另一端插接核心板的BDM接口。三、实验内容:1、底板上的8个LED已接B口8位,B口位输出低电平时点亮。蜂鸣器连接端口P的引脚3。设计一个利用输入设备触发输出设备工作的系统，在主函数mian()中实现，按下键盘按钮，蜂鸣器响起。与此同时流水灯正常工作。

11、 主要程序代码参考上y;:疋腹汽车学院SHANGHAIDIANlUNERSITVdelayy()|for(3=0；310;+)for(i=l;K65533;i+)”PERH=255；PFSH=ObOOOOOOOO;PIEH=ObOOOOO011;voidnain(void)z*putyourowncodehere*/DDRB=0sFF;PORTB=OkFF：DDRH=0h00;DDRP=0hFF：iniPH(r“PTP_PTP3=1;EnableInterrupts;or(；JPORTS=1；b=ljdelayy();_FEED_COP();feedstliedogfor(k=07k7;k+)

12、b=b1;a=bjPORTE=a;delayy();if(PTIH_PTIH0=0)PTP_PTP3=l;i(PTIH_PTIHi=0)FTP_PTP3=0;2、利用端口H的引脚0（已接至连接键盘按键F1）中断功能，按动F1就能给端口H的引脚0引脚施加带有下降沿的低电平。下降沿中断触发的端口P的引脚3上的蜂鸣器。底板上的8个LED已接B口8位,B口位输出低电平时点亮，从而实现流水灯控制的同时，按下按钮F1蜂鸣器可以响应。调试时，可在中断服务程序中设置断点，以方便观察是否进入中断。在此程序正常运行的基础上再加入对底板按键F1（H口最低位，按下时接地，必须设疋腹汽车学院SHANGHAIDIANJU

13、NIVERSITV实验指导书疋腹汽车学院SHANGHAIDIANJUNIVERSITV实验指导书 #置上拉电阻）的检测，当其按下F1时蜂鸣器响起，再次按下F1时蜂鸣器停止鸣叫。3、思考修改上面的程序，实现流水灯的在先点亮或熄灭前三个灯时，键盘按钮F1不触发蜂鸣器叫，随后5个灯时能触发蜂鸣器叫。四、实验要求对实验内容进行预习，写出操作步骤，注意事项及做出相应流程图。详细了解汽车网络系统的使用规范。对实验结果进行整理，分析，写出实验报告。疋腹汽车学院SHANGHAIDIANJUNIVERSITV实验指导书上除3碍矗SHANGHAIDIANJIUNPERSITV 实验三MSCAN初始化编程与仿真调试

14、一、实验目的理解CAN-BUS的数据链路层。熟悉汽车网络系统的硬件环境和软件环境熟悉CAN模块初始化编程的方法重点学习如何设置报文滤波器，掌握如何初始化波特率寄存器和控制寄存器二、实验环境CodeWarriorIDE仿真调试软件+S12(X)开发板套件+计算机；编程语言选择：单选C语言；调试连接选择：硬件连接调试(TBDML)；仿真调试器一端连接电脑背后USB接口，另一端插接核心板的BDM接口。三、实验内容使用S12第一个MSCAN模块CANO。假定MCU外部晶振16MHz，时序部分规定为：CAN总线波特率125kb/s，总时间份额为16,同步跳变宽度为4个时间份额，MSCAN在位时间75%处

15、采样一个样本；滤波方式规定为选择双32位滤波器，只接受0 x13F的标准帧；MSCAN模式规定为MSCAN模块使能,正常模式，使能时间戳，使能接收中断，禁止发送中断。确定MSCAN时序参数CANCTL1寄存器中的时钟源选择CLKSRC定义了MSCAN使用的时钟源是总线时钟还是振荡器时钟。时钟源的选择必须以CAN协议为基础，选择最为恰当的时钟源。此例中，选择16MHz的外部振荡器作为时钟源，即设置CANCTL1_CLKSRC=O。确定合适的时段1、时段2和同步跳转宽度的值，从而确定MSCAN寄存器TSEG1、TSEG2和SJW的值。选择条件为总时间份额=16二SYNC+时段1+时段2(SYNC=

16、1)汽车学院实验指导书（SYNC+时段1）/总时间份额=75%同步跳转宽度=4则可从中选择时段1=11，时段2=4满足上述条件，从而得出寄存器的值,CANBTR1_TSEG1=10,CANBTR1_TSEG2=3CANBTR0_SJW=3接着根据根据CAN总线波特率计算公式，求出MSCAN波特率分频因子Prescalervalue。其中，F=16MHz,BitTime=1/(125kHz),TimeSegment1=11,canclkTimeSegment2=4。CAN总线波特率计算公式为BitTime=(Prescalervalue)x(1+TimeSegmentl+TimeSegment2

17、)CANCLK分频数为Prescalervalue=16MHz/(1+11+4)/(125kHz)=8CANBTR0_BRP=8-1=7根据每位时间采集的CAN总线样本数量规定，每位采集一个样本，可得CANBTR1_SAMP=0。至此求出CANBTR0和CANBTR1寄存器中所有字段的值，即CANBTR0=0Xc7CANBTR1=0 x3A3确定MSCAN滤波参数根据MSCAN的IDAR寄存器结构，设置ID值及其掩码为（11位标识符），即ID=0 x13F=0b00100111111Mask=0 x6C0=0b11011000000设置IDAR、IDMR寄存器，由于只接受0 x13F的标准帧，

18、因此每位都需要比对，IDMR各个寄存器均为0。则得出的其中一组滤波器的各寄存器的值为IDAR0=0 x27IDAR1=0 xE0IDAR2=0 x00IDAR3=0 x00IDMR0=0 x00IDMR1=0 x00IDMR2=0 x00IDMR3=0 x004.根据以上编写首个MSCAN初始化驱动程序。四、实验要求对实验内容进行预习，写出操作步骤，注意事项及做出相应流程图。详细了解汽车网络系统的使用规范。对实验结果进行整理，分析，写出实验报告。疋腹汽车学院SHANGHAIDIANJUNIVERSITV实验指导书疋腹汽车学院SHANGHAIDIANJUNIVERSITV实验指导书 # 实验四MSCAN发送报文编程与仿真调试一、实验目的理解CAN-BUS的数据链路层。熟悉汽车网络系统的硬件环境和软件环境进一步熟悉CAN模块初始化编程的方