eCAN模块课件

eCAN总线模块及应用,机电学院电子信息工程系曹旭东,现场总线技术和现场总线控制系统,传统的控制系统难于实现设备之间以及系统与外界之间的信息交换，是一个“信息孤岛”。要满足自动控制技术现代化的要求，实现整个企业的信息集成，实施综合自动化，就必须设计出一种能在工业现场环境中运行、性能可靠、造价低廉的通讯系统，形成工厂底层网络，完成现场自动化设备之间的多点数字通讯，实现底层现场设备之间以及生产现场与外界信息的交换，现场总线就是在这种需求下应运而生。,现场总线控制系统,现场总线控制系统（FCS）既是一个开放的通讯网络，又是一种全分布控制系统。作为智能设备的联系纽带，把挂接在总线上、作为网络节点的智能设备连接为网络系统，并进一步构成自动化系统，实现基本控制、补偿计算、参数修改、报警、显示、监控、优化及控管一体化的综合自动化功能。现场总线其规模属于局域网、总线型结构，它简单但能满足现场的要求，信息桢短小，要求实时性高，可靠性高。,典型的现场总线技术,随着嵌入式系统的高速发展，自1980年后十几年间，好几种现场总线技术走向成熟。基金会现场总线（FoundationFieldbus）以美国Fisher-Rosemount公司为首，联合ABB、西门子等80家公司，一同致力开发的一种国际上统一的现场总线。LonWorks（美国Echelon、摩托罗拉、东芝等公司共同倡导）PROFIBUS（德国国家标准和欧洲标准的现场总线标准）HART（HighwayAddressableRemoteTransducer）可寻址远程传感器高速通道的开放通讯协议，其特点是在现有模拟信号传输线上实现数字信号通讯，属于模拟系统向数字系统转变过程的过度产品。,CAN总线（局域控制网）ControllerAreaNetwork,20世纪80年代，Bosch公司的工程人员开始探讨现有的串行总线系统运用于轿车的可能性，因为还没有一个网络协议能完全满足汽车工程的要求。1983年，Kiencke开始设计新的串行总线系统，来自Mercedes-Benz的工程人员介入新总线系统规范的制定。德国Dr.Wolfhard给这个新网络起名为“ControllerAreaNetwork”今天，几乎每一辆在欧洲生产的轿车都至少装配有一个CAN网络系统。CAN应用在从火车到轮船等其他类型的运输工具上，以及工业控制方面。,CAN总线的特点,由于CAN总线本身的特点，其应用范围目前已经不局限于汽车行业，而扩展到机械工业、纺织机械、农业、机器人、数控机床及传感器等领域。其通讯的突出特点为：可靠性、灵活性、实时性，具体可以概括如下：,CAN为多主方式工作，网络上任一节点均可在任意时刻主动向网络上其他节点发送信息,而不分主从。在报文标志符上，CAN的节点分成不同的优先级，可满足不同的实时要求。CAN采用非破坏性总线总裁技术。CAN节点只需通过对报文的标志符滤波即可实现点对点、一点对多点及全局广播等几种方式传输接收数据。,CAN的直接传输距离10Km（速率在5Kbps下）通讯最高速率为1Mbps（此时通信的最长距离为40m）；CAN的节点数主要取决于总线驱动电路，目前可达到110个CAN的每帧信息都有CRC校验及其他校验措施，具有极好的检错效果。CAN的通信介质为双绞线、同轴电缆或光纤CAN节点在严重错误时具有自动关闭输出功能，以便总线上其他节点的操作不受影响。Vcan-h和Vcan-l为CAN总线收发器与总线之间的两接口引脚，信号是以两线之间的“差分”电压形式出现。,CAN总线数据传输格式,CAN总线通信技术的实现,CAN就是总线型结构的一种适合工业现场自动控制的计算机局域网络。CAN总线通讯技术是通过CAN总线控制器在硬件上实现的。CAN总线控制器是一块可编程的逻辑电路，片上集成CAN总线数据传输协议，通过硬件实现CAN总线编码和解码的功能，方便CAN总线技术在实际开发中的应用。CAN总线控制器提供与微处理器的物理线路接口，通过对它的编程，CPU可以设置它的工作方式，控制它的工作状态，进行数据的发送和接收。CAN总线控制器分为两种类型。一种是独立的，片内集成对CAN总线的编解码协议，它可以与多种类型的单片机、微处理器的标准总线进行接口连接。另一种是将CAN总线控制器与微处理器作在一起，简化了电路设计。,芯片SJA1000,SJA1000是一种独立的CAN控制器，用于一般工业环境中区域网络控制。支持CAN2.0A和CAN2.0B通讯协议；24MMz时钟频率；可与不同微处理器接口；,F2812的ECAN总线模块,CAN总线协议内核主要完成的功能,根据CAN协议对CAN总线上接收到的消息进行解码，向接收缓冲发送解码后的消息；根据CAN协议在CAN总线上传送消息；,存储器映射,F2812处理器中，eCAN模块映射到两个不同的地址段。两段空间各占512字节。第一段地址空间分配给控制寄存器、状态寄存器、局部接收屏蔽、接受滤波器、定时邮递和消息对象超时。（600060FF）第二段地址空间映射到32个邮箱；（610061FF）消息存储在RAM中，CAN控制器和CPU都可以对它进行访问。eCAN提供32个邮箱，每个邮箱包括8字节数据区、29位标志符和几个控制位，每个邮箱都可以配置为接收或发送邮箱。,消息邮箱,eCAN模块有32个不同的消息邮箱,每个消息对象可以配置成发送或接收邮箱,每个消息目标都有自己的接收滤波器.消息邮箱用来存储接收到的CAN消息，或存放等待发送的CAN消息。消息邮箱映射到DSP的RAM存储器，当消息邮箱没有存放消息时，CPU可以将相应的RAM空间当做通用存储器使用。,邮箱构成,每个邮箱都是由四个32位寄存器构成：MSGID：存储消息ID。MSGCTRL：定义字节数、发送极性和远程帧；MDL：4字节数据；MDH：4字节数据；,消息标志寄存器MSGID,消息控制寄存器MSGCTRL,TPL4:0-发送优先级；RTR：远程发送请求位；DLC3：0-发送或接收数据的字节数；,关于远程帧,报文（Messeges）传输有如下4个不同类型的帧：1.数据帧（DataFrame）：数据帧将数据从发送器传输到接收器。2.远程帧（RemoteFrame）：总线单元发出远程帧，请求发送具有同一标志符的数据帧。3.错误帧（ErrorFrame）：任何单元检测到总线错误就发出错误帧；4.过载帧（OverloadFrame）：过载帧用在相邻数据帧或远程帧之间提供附加的延时；数据帧和远程帧可以使用标准帧及扩展帧2种格式。,简介eCAN模块的控制状态寄存器,邮箱使能寄存器（CANME）MailboxEnableRegister邮箱方向寄存器（CANMD）MailboxDirectionRegister发送请求置位寄存器（CANTRS）TransmissionRequestSetRegister发送请求复位寄存器（CANTRR）TransmissionRequestResetRegister发送响应寄存器（CANTA）TransmissionAcknowledgeRegister,邮箱使能寄存器（CANME）MailboxEnableRegister,31,0,邮箱控制使能位：CAN模块中相应的邮箱被使能，在写标志符之前，必须将所有邮箱屏蔽。0相关邮箱被屏蔽，邮箱映射为一般存储空间使用。,邮箱邮箱方向寄存器（CANDE）,31,0,邮箱方向寄存器：配置为接收邮箱0配置为发送邮箱,邮箱发送请求设置寄存器CANTRS,31,0,发送请求设置位：TRS置位发送邮箱中的消息，所有循环发送的消息的TRS位可以同时置位；0没有操作；注意：当多个发送请求同时置位时，消息可以轮流发送。首先发送优先级别高的邮箱（邮箱编号最大的具有最高优先权），也可以设置TPL设定邮箱的优先级别。,邮箱发送请求复位寄存器CANTRR,31,0,发送请求复位位：TRR置位取消发送请求0没有操作；注意：通过CPU写入1，将CANTRR寄存器中的位置1；如果通过TRS已经初始化相应位，但当前没有进行消息处理，并且相应的TRR位置位，则消息会取消传送。如果发送成功或消息发送放弃，则该寄存器的相应位将复位；,邮箱发送响应寄存器CANTA,31,0,发送响应位：如果邮箱中的消息成功发送，则响应寄存器位置位；0消息没被发出；注意：如果CANMIM寄存器中相应的中断屏蔽位被置位，则GMIF0/GMIF1会被置位，表示有中断产生；如果已经产生中断，向CANTA寄存器写1，可以清除中断。,邮箱发送响应失败寄存器CANAA,31,0,发送请求复位位：邮箱消息发送失败，相应位置位0消息发送成功；,接收消息挂起寄存器CANRMP,31,0,发送响应位：如果邮箱中包含接收到的消息，则寄存器相应位置位；0消息内没有消息；注意：如果接收到的消息存储到邮箱n中，则RMPn将被置位；如果在CANMIM寄存器中的相应的中断屏蔽位被置位，则CANRMP寄存器相应的位会对GMIF0/GMIF1置位，表示中断产生；,主控寄存器（CANMC）MasterControlRegister,CANMC.13（SCB）：标准CAN模式兼容控制位1选择ECAN模式0ECAN工作在标准模式，只有16个邮箱使用CANMC.12（CCR）：改变配置请求1CPU请求向标准模式配置寄存器CANBTC和接受屏蔽寄存器CANGAM)写配置信息。CANMC.10（DBO）：数据字节顺序选择消息数据区字节的排列次序1首先接收或发送数据的最低有效位0首先接收或发送数据的最高有效位,位时序配置寄存器CANBCRBit-TimingConfigurationRegister错误和状态寄存器CANESErrorandStatusRegisterEcanI/O控制寄存器（CANTIOC、CANRIOC）CANTIOC.3（TXFUNC）CANRIOC.3（TRFUNC）,中断寄存器InterruptRegisters,全局中断标志寄存器（CANGIF0/CANGIF1）GlobalInterruptFlagRegisters全局中断屏蔽寄存器(CANGIM)GlobalInterruptMaskRegister邮箱中断屏蔽寄存器(CANMIM)MailboxInterruptMaskRegister邮箱中断级别寄存器(CANMIL)MailboxInterruptLevelRegister,程序设计,EALLOW;/*系统时钟初始化*/SysCtrlRegs.HISPCP.all=0 x0001;SysCtrlRegs.LOSPCP.all=0 x0002;/*使能外设ECAN模块时钟*/SysCtrlRegs.PCLKCR.bit.ECANENCLK=1;EDIS;,配置使能CANTA和CANRX引脚,EALLOW;ECanaShadow.CANTIOC.all=ECanaRegs.CANTIOC.all;ECanaShadow.CANTIOC.bit.TXFUNC=1;ECanaRegs.CANTIOC.all=ECanaShadow.CANRIOC.all;ECanaShadow.CANRIOC.all=ECanaRegs.CANRIOC.all;ECanaShadow.CANRIOC.bit.RXFUNC=1;ECanaRegs.CANRIOC.all=ECanaShadow.CANRIOC.all;EDIS;注意：CANTX和CANRX引脚作为CAN的通讯接口引脚，需要通过CANTIOC和CANRIOC来设置。如果上述引脚作为通用I/O口使用，GPFMUX寄存器的相关控制脚需清零ECANTXIO控制寄存器含义3脚作为CAN模块的功能使用，必须置1ECANRXIO控制寄存器含义3脚作为CAN模块的功能使用，必须置1,EALLOW;GpioMuxRegs.GPFMUX.bit.XF_GPIOF14=0;GpioMuxRegs.GPFDIR.bit.GPIOF14=1;GpioMuxRegs.GPFMUX.bit.CANRXA_GPIOF7=1;GpioMuxRegs.GPFMUX.bit.CANTXA_GPIOF6=1;EDIS;,CANBTC寄存器配置,EALLOW;ECanaShadow.CANMC.all=ECanaRegs.CANMC.all;ECanaShadow.CANMC.bit.CCR=1;/主控寄存器ECanaRegs.CANMC.all=ECanaShadow.CANMC.all;EDIS;doECanaShadow.CANES.all=ECanaRegs.CANES.all;while(ECanaShadow.CANES.bit.CCE!=1);注意：CUP请求向标准模式的CANBTC写入信息，须将CCR位置1，且CPU必须等到CANES寄存器的CCE标志为1后，才能对CANBTC寄存器进行写入操作。CCR=0CPU请求正常操作。只有在配置寄存器CANBTC设置为允许值后才能实现该操作。,CANBTC寄存器配置,EALLOW;/*(BRPREG+1)=10feedsa15MHzCANclock*/ECanaShadow.CANBTC.bit.BRP=9;/*150/10=15*/ECanaShadow.CANBTC.bit.TSEG2=5;ECanaShadow.CANBTC.bit.TSEG1=7;ECanaRegs.CANBTC.all=ECanaShadow.CANBTC.all;ECanaShadow.CANMC.all=ECanaRegs.CANMC.all;ECanaShadow.CANMC.bit.CCR=0;ECanaRegs.CANMC.all=ECanaShadow.CANMC.all;EDIS;,CAN通讯波特率的计算及设置,波特率=SYSCLK/BRPBit_time其中：SYSCLK是CAN模块的系统时钟，与CPU时钟相同；BRP是BRPreg+1的二进制数值；Bit_Time=(TSEG1reg+1)+(TSEG1reg+1)+1,BRP不同值的波特率（TSEG1reg=10，TSEG2reg=2）,设置主控制寄存器,EALLOW;ECanaShadow.CANMC.all=ECanaRegs.CANMC.all;ECanaShadow.CANMC.bit.STM=0;自测试模式使能位1自测试模式0模块正常工作模式ECanaShadow.CANMC.bit.SCM=1;CAN模式选择1选择ECAN模式0标准模式ECanaRegs.CANMC.all=ECanaShadow.CANMC.all;EDIS;,初试化MSGCTRL寄存器,EAL