搞嵌入式必懂的CAN總線知識

CAN總線標(biāo)準(zhǔn)

CAN總線標(biāo)準(zhǔn)只規(guī)定了物理層和數(shù)據(jù)鏈路層，需要用戶自定義應(yīng)用層。不同的CAN標(biāo)準(zhǔn)僅物理層不同。

CAN收發(fā)器負(fù)責(zé)邏輯電平和物理信號之間的轉(zhuǎn)換。

將邏輯信號轉(zhuǎn)換成物理信號（差分電平），或者將物理信號轉(zhuǎn)換成邏輯電平。

CAN標(biāo)準(zhǔn)有兩個，即IOS11898和IOS11519，兩者差分電平特性不同。

高低電平幅度低，對應(yīng)的傳輸速度快；

* 雙絞線共模消除干擾，是因為電平同時變化，電壓差不變。

物理層

CAN有三種接口器件：

多個節(jié)點連接，只要有一個為低電平，總線就為低電平，只有所有節(jié)點輸出高電平時，才為高電平。所謂"線與"。

CAN總線有5個連續(xù)相同位后，就插入一個相反位，產(chǎn)生跳變沿，用于同步。從而消除累積誤差。

和485、232一樣，CAN的傳輸速度與距離成反比。

CAN總線，終端電阻的接法：

為什么是120Ω，因為電纜的特性阻抗為120Ω，為了模擬無限遠(yuǎn)的傳輸線。

數(shù)據(jù)鏈路層

CAN總線傳輸?shù)氖荂AN幀，CAN的通信幀分成五種，分別為數(shù)據(jù)幀、遠(yuǎn)程幀、錯誤幀、過載幀和幀間隔。

數(shù)據(jù)幀用來節(jié)點之間收發(fā)數(shù)據(jù)，是使用最多的幀類型；遠(yuǎn)程幀用來接收節(jié)點向發(fā)送節(jié)點接收數(shù)據(jù)；錯誤幀是某節(jié)點發(fā)現(xiàn)幀錯誤時用來向其他節(jié)點通知的幀；過載幀是接收節(jié)點用來向發(fā)送節(jié)點告知自身接收能力的幀；用于將數(shù)據(jù)幀、遠(yuǎn)程幀與前面幀隔離的幀。

數(shù)據(jù)幀根據(jù)仲裁段長度不同分為標(biāo)準(zhǔn)幀（2.0A）和擴展幀（2.0B）

將緩存區(qū)的數(shù)據(jù)連續(xù)寫入寄存器：

…… 
for (i=0; i<len; i++) 
{
    WriteSJAReg(RegAdr + i, ValueBuf[i]);
}
……

將連續(xù)多個寄存器連續(xù)讀入緩存區(qū)：

……
for (i=0; i<len; i++) 
{
    ReadSJAReg(RegAdr + i, ValueBuf[i]);
}
……

頭文件包含方案：

1. 每個程序包含用到的頭文件

#ifndef __CONFIG_H__ // 防止頭文件被重復(fù)包含
#define __CONFIG_H__
#include <8051.h>         // 包含80C51寄存器定義頭文件
#include "SJA1000REG.h"         // 包含SJA1000寄存器定義頭文件
// 定義取字節(jié)運算
#define LOW_BYTE(x)  (unsigned char)(x)
#define HIGH_BYTE(x)  (unsigned char)((unsigned int)(x) >> 8)
// 定義振蕩器時鐘和處理器時鐘頻率（用戶可以根據(jù)實際情況作出調(diào)整）
#define OSCCLK 11059200UL
// 宏定義MCU的時鐘頻率
#define CPUCLK (OSCCLK / 12)
#endif // __CONFIG_H__

SJA1000上電后處于復(fù)位狀態(tài)，必須初始化后才能工作：

（1）置位模式寄存器Bit0位進入復(fù)位模式；

（2）設(shè)置時鐘分頻寄存器選擇時鐘頻率、CAN模式；

（3）設(shè)置驗收濾波，設(shè)定驗證碼和屏蔽碼；

（4）設(shè)置總線定時器寄存器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；

模式寄存器

只檢測模式：SJA1000發(fā)送CAN幀時不檢查應(yīng)答位；

只聽模式：此模式下SJA1000不會發(fā)送錯誤幀，用于自動檢測波特率；SJA1000以不同的波特率接收CAN幀，當(dāng)收到CAN幀時，表明當(dāng)前波特率與總線波特率相同。

波特率設(shè)置

CAN總線無時鐘，使用異步串行傳輸；波特率是1秒發(fā)送的數(shù)據(jù)位；

CAN幀發(fā)送：

發(fā)送CAN幀的步驟：

1.檢測狀態(tài)寄存器，等待發(fā)送緩沖區(qū)可用；

2.填充報文到發(fā)送緩沖區(qū)；

3.啟動發(fā)送。

SJA1000具有一個12字節(jié)的緩沖區(qū)，要發(fā)送的報文可以通過寄存器16-28寫入，也可通過寄存器96-108寫入或讀出：

設(shè)置發(fā)送模式：

char SetSJASendCmd(unsigned char cmd) 
{ 
    unsigned char ret;  
    switch (cmd) 
    {  
        default:  
        case 0:  
            ret = SetBitMask(REG_CAN_CMR, TR_BIT); //正常發(fā)送  
            break;     
        case 1:  
            ret = SetBitMask(REG_CAN_CMR, TR_BIT|AT_BIT); //單次發(fā)送 
            break;
        case 2: 
            ret = SetBitMask(REG_CAN_CMR, TR_BIT|SRR_BIT);//自收自發(fā)  
            break; 
        case 0xff:  
            ret = SetBitMask(REG_CAN_CMR, AT_BIT);//終止發(fā)送 
            break; 
    } 
    return ret;
}

發(fā)送函數(shù)：

unsigned char SJA_CAN_Filter[8] = 
{    
    // 定義驗收濾波器的參數(shù)，接收所有幀       
    0x00, 0x00, 0x00, 0x00,                                                
    // ACR0~ACR3       
    0xff, 0xff, 0xff, 0xff                                                         
    // AMR0~AMR3
};
 
unsigned char STD_SEND_BUFFER[11] = 
{   
    // CAN 發(fā)送報文緩沖區(qū)       
    0x08,             // 幀信息，標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)幀，數(shù)據(jù)長度 = 8       
    0xEA, 0x60,   // 幀ID = 0x753
    0x55, 0x55, 0x55, 0x55, 0xaa, 0xaa, 0xaa, 0xaa  // 幀數(shù)據(jù)
};
 
void main(void) // 主函數(shù)，程序入口
{        
    timerInit();// 初始化
    D1 = 0;        
    SJA1000_RST = 1; // 硬件復(fù)位SJA1000       
    timerDelay(50); // 延時500ms       
    SJA1000_RST = 0;       
    SJA1000_Init(0x00, 0x14, SJA_CAN_Filter);   // 初始化SJA1000，設(shè)置波特率為1Mbps       
    // 無限循環(huán)，main()函數(shù)不允許返回      
    for(;;) 
    {           
        SJASendData(STD_SEND_BUFFER, 0x0);           
        timerDelay(100);         // 延時1000ms      
    }    
}

為什么幀ID是0x753，這與CAN幀在緩沖區(qū)的存儲格式有關(guān)。

終端電阻非常重要，當(dāng)波特率較高而且沒加終端電阻時，信號過沖非常嚴(yán)重。

SJA1000有64個字節(jié)的接收緩沖區(qū)（FIFO），這可以降低對MCU的要求。

MCU可以通過查詢或中斷的方式確定SJA1000接收到報文后讀取報文。