CAN总线的原理及使用教程.ppt

CAN总线及应用 MSCAN08 MSCAN12 2 一 目标定位 目标 以MSCAN08和MSCAN12为示例 讲述CAN现场总线 初步掌握CAN总线技术的应用 基本要求 了解CAN通信协议基本概念 掌握CAN通信接口硬件设计和MSCAN08和MSCAN12编程方法 MSCAN08 MSCAN12 3 二 主要内容 CAN技术规范MSCAN08模块MSCAN08通信接口硬件电路MSCAN08模块的编程结构MSCAN08通信子函数与测试实例MSCAN12模块MSCAN12模块的编程结构MSCAN12的自环测试实例 MSCAN08 MSCAN12 4 CAN通信协议主要描述设备之间的信息传递方式 CAN各层的定义与开放系统互连模型OSI一致 CAN技术规范定义了模型的最下面两层 数据链路层和物理层 是设计CAN应用系统的基本依据 1991年9月Bosch公司发布了CAN技术规范Version2 0 该技术规范包括A和B两部分 2 0A给出了在Version1 2中定义的CAN报文格式 而2 0B给出了标准的和扩展的两种报文格式 规范主要是针对CAN控制器的设计者 对大多数应用系统设计人员来说 只需对Version2 0版技术规范的基本结构 概念 规则作一般了解 知道一些基本参数和可访问的硬件即可 CAN技术规范 MSCAN08 MSCAN12 5 CAN的基本概念 MSCAN08 MSCAN12 6 报文和信息路由 报文 Messages 在总线上传输的信息 信息路由 InformationRouting CAN不对通信单元分配地址 报文的寻址内容由报文的标识符指定 所有CAN节点通过报文滤波来判断是否接收报文 MSCAN08 MSCAN12 7 位速率 位速率 BitRate 指总线的传输速率 下表列出了距离与位速率的相关数据 这里的最大距离是指不接中继器的两个单元之间的距离 MSCAN08 MSCAN12 8 位定位与同步 标称位速率 NominalBitRate 理想的发送器在没有重新同步的情况下每秒发送的位数量 标称位时间 NominalBitTime 是标称位速率的倒数 分成几个不重叠的片段 同步段 SYNC SEG 传播段 PROG SEG 相位段1 PHASE SEG1 相位段2 PHASE SEG2 MSCAN08 MSCAN12 9 优先权 优先权 Priorities 在CAN总线上发送的每一个报文都具有唯一的一个11位或29位的标识符 标识符越小 则报文优先权越高 因此一个为全0标识符的报文具有最高级优先权 MSCAN08 MSCAN12 10 单通道 单通道 SingleChannel CAN总线由单一通道组成 借助数据的同步实现信息传输 可以是单线 加地线 两条差分线 光纤等 通常使用双绞线 MSCAN08 MSCAN12 11 总线表示 总线数据表示 BusValues CAN总线上用显性 Dominant 和隐性 Recessive 表示0和1 当在总线上出现同时发送显性位和隐性位时 总线上数值将出现显性 总线上的信号使用差分电压传送 两条信号线被称为CAN H和CAN L MSCAN08 MSCAN12 12 标识符检验滤波 当总线上有报文到达时 MSCAN08会将该报文的标识符与本地的标识符校验寄存器中进行比较 本地标识符屏蔽寄存器则是用于指定比较结果是否有影响 1表示相应位的比较结果不影响报文的接收 MSCAN08 MSCAN12 13 报文传输类型 报文传输由4种不同的帧类型表示和控制 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 请求发送具有同一标识符的数据帧 错误帧 任何单元检测到总线错误就发出错误帧 过载帧 过载帧用于在先行和后续数据帧 或远程帧 之间提供一附加的延时 MSCAN08 MSCAN12 14 数据帧结构 数据帧组成 MSCAN08 MSCAN12 15 远程帧结构 远程帧的组成 MSCAN08 MSCAN12 16 错误帧结构 错误帧的组成 MSCAN08 MSCAN12 17 过载帧结构 过载帧的组成 MSCAN08 MSCAN12 18 MSCAN08特性 MSCAN08 Freescale可升级控制器局域网 Motorolascalablecontrollerareanetwork MSCAN 符合CAN2 0A B协议标准 支持标准和扩展数据帧位速率可编程 最大1Mbps数据帧长度为0 8字节支持远程请求帧1个FIFO接收缓冲区 3个具有局部优先级的FIFO发送缓冲区标识符验收模式可配置成1个32位过滤码 2个16位过滤码 4个8位过滤码 或者关闭滤波器内置低通滤波的远程唤醒功能自环工作模式 MSCAN08 MSCAN12 19 MSCAN08外部引脚 MSCAN08有2根外部引脚 CANRX 输入 和CANTX 输出 CANTX代表CAN上的逻辑电平 0为高电平 显性 1为低电平 隐性 MSCAN08模块构建的典型的CAN系统如图所示 MSCAN08 MSCAN12 20 MSCAN08通信接口电路 MSCAN08 MSCAN12 21 MSCAN08的编程结构 内存映射 MSCAN08 MSCAN12 22 MSCAN08的编程结构 报文收发缓冲区 MSCAN08 MSCAN12 23 MSCAN08的编程结构 寄存器 MSCAN08 MSCAN12 24 MSCAN08通信实现 初始化 MSCAN08 MSCAN12 25 MSCAN08通信实现 发送和接收函数 MSCAN08 MSCAN12 26 MSCAN08自环通信测试实例 1 回环工作方式测试工程文件列表 MSCAN08 MSCAN12 27 MSCAN08自环通信测试实例 2 回环工作方式C语言主程序 MSCAN08 MSCAN12 28 MSCAN08正常通信测试实例 1 查询方式服务器节点C语言主程序 MSCAN08 MSCAN12 29 MSCAN08正常通信测试实例 2 查询方式客户节点C语言主程序 MSCAN08 MSCAN12 30 MSCAN12模块简介 MSCAN12特性 与MSCAN08几乎相同 符合CAN2 0A B协议标准支持标准和扩展数据帧格式数据长度为0 8字节位速率可编程 最大1Mbps支持远程帧拥有5个FIFO机制的接收缓冲区 3个具有局部优先级的发送缓冲区具有灵活的标识符验收模式 MSCAN08 MSCAN12 31 MSCAN12模块框图 MSCAN08 MSCAN12 32 MSCAN12外部引脚 MSCAN08 MSCAN12 33 MSCAN12报文缓冲区结构 报文缓冲区组织图 MSCAN08 MSCAN12 34 MSCAN12编程结构 内存映射 MSCAN08 MSCAN12 35 MSCAN12编程结构 寄存器 1 MSCAN控制寄存器0 CANCTL0 2 MSCAN控制寄存器1 CANCTL1 3 MSCAN总线时钟寄存器0 CANBTR0 4 MSCAN总线时钟寄存器1 CANBTR1 5 MSCAN接收器标志寄存器 CANRFLG 6 MSCAN接收器中断使能寄存器 CANRIER 7 MSCAN发送器标志寄存器 CANTFLG 8 MSCAN发送器中断使能寄存器 CANTIER 9 MSCAN发送器消息中止控制寄存器 CANTARQ 10 MSCAN发送器消息中止控制寄存器 CANTAAK 11 MSCAN发送缓冲区选择寄存器 CANTBSEL 12 MSCAN标识符验收控制寄存器 CANTIDAC 13 MSCAN接收错误计数寄存器 CANRXERR 14 MSCAN发送错误计数寄存器 CANTXERR 15 MSCAN标识符验收码寄存器 CANIDAR0 7 16 MSCAN标识符屏蔽寄存器 CANIDMR0 7 MSCAN08 MSCAN12 36 MSCAN12模块的自环通信实例 MSCAN12通信头文件 MSCAN12 h 1 CAN通信寄存器及标志位定义 2 CAN通信用到的设置量定义 3 CAN通信相关函数声明 4 CAN通信初始化MSCAN12通信函数文件 MSCAN12 c 1 CAN通信初始化 voidCANInit void 2 CAN发送1帧数据 INT8UCANSND1DFRM INT16UID INT8U DataBUF INT8ULEN 3 查找空闲发送缓冲区 INT8UGetSNDBUF void 4 CAN接收1帧数据 INT8UCANRCV1FRM INT8U CANRCVBUF MSCAN08 MSCAN12 37 MSCAN12模块的自环通信实例 1 自环通信方式测试工程主函数文件main c第1步 定义常量 初始化变量第2步 禁止总中断第3步 芯片初始化第4步 模块初始化 串口初始化 MSCAN12初始化 第5步 开放SCI0接收中断第6步 开放总中断 MSCAN08 MSCAN12 38 MSCAN12模块的自环通信实例 1 自环通信方式测试工程主函数文件main c第7步 等待时间增加1 若等待时间到转第8步 否则转第7步 第8步 发送 Hello 若发送成功转第9步 否则转第10步 第9步 CAN等待接收数据