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： 车辆工程海电机学院2014 年 11 月助上金亜认库电勺匕左M2SriAHfiHAI DIAN.II LINIWFRRITY 汽 车 学2 助上金亜认库电勺匕左M2SriAHfiHAI DIAN.II LINIWFRRITY 汽 车 学2 #、F -、.刖言实验一编程入门、仿真调试实验二编程提咼、并行I/O接口、中断实验三MSCAr初始化编程与仿真调试11实验四MSCAF发送报文编程与仿真调试14助上金亜认库电勺匕左M2SriAHfiHAI DIAN.II LINIWFRRITY 汽 车 学 助上金亜认库电勺匕左M2SriAHfiHAI DI

2、AN.II LINIWFRRITY 汽 车 学 一、汽车网络实验教学的目的极大地提高CAN属于总已经成为国际标CAN系统设计NXP(原 Philips)公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， 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。 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，准(ISO11898,在汽车电子系统中得到了广泛的应用。目前在 中，使用最多的是单片机外挂独立的 CAN控制器，如恩智浦司的PCA82C200、SJA1000或Intel公司的82526、82527等芯片。本实验采用就 是以飞思卡尔(Freescaie的16位单片机S12

3、(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

4、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、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

5、果分析，写好实验报告。实验编程入门、仿真调试、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1. CodeWarrior IDE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;3.调试连接选择：硬件连接调试（TBDML）；4.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. CodeWarrior IDE软件安装方法和嵌入式系

6、统硬件知识的学习（略）2.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 CodeWarrior IDE的工程建立、菜单、工具、窗口、状态等。a.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。b.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、丫、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

7、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）SriAHfiHAI DIAN.II LINIWFRRITY 汽 车 学 SriAHfiHAI DIAN.II LINIWFRRITY 汽 车 学 #样本程序代码参考如下：includeinclude /* commonderivative . h*deunsignedint i;void niain(void) /* put your own code here */DDRB=0kFF;PORTB=OkFF;Enabl el Interrupts：0(；) _FEED_COP(); feeds the dog po

8、rtbZbito=o； /* looppleasef orever */make sure that you nev2、利用8个LED灯,设计一段流水灯程序助上金亜认库电勺匕左M2SriAHfiHAI DIAN.II LINIWFRRITY 汽 车 学 助上金亜认库电勺匕左M2SriAHfiHAI DIAN.II LINIWFRRITY 汽 车 学 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 100mso工程编译、连接完成后，进入仿真调试窗口。仿

9、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100mso1.四、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

10、流程图。2.详细了解汽车网络系统的使用规范。3.对实验结果进行整理，分析,写出实验报告。实验二编程提高、并行I/O接口、中、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1. CodeWarrior IDE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;3.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

11、 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 mia n（）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。爾上金亜认库电勺匕左M2澎 SriAHfiHAI DIAN.II LIWkyFRRITY汽 车 学 #爾上金亜认库电勺匕左M2澎 SriAHfiHAI DIAN.II LIWkyFRRITY汽 车 学 主要程序代码参考助上金亜认库电勺匕左M2SriAHfiHAI DIAN.II LINIWFRRITY 汽 车 学 #助上金亜认库电勺匕左M2SriA

12、HfiHAI DIAN.II LINIWFRRITY 汽 车 学 SriAHfiHAI DIAN.II LINIWFRRITY上金砂诒电汽车学院 delayy C J Ifor(j =0;310;1+)orCi=lji6E533;i+)iniPHOZ/ PERH=255;PPSH=ObOOOOOOOO;PIEH=0b00000011;void main(void)/* put 口口工 own code here */ DDRB=0 xFF;PORTE=0kFF;DDRH=OxOO;DDRP=0 xFF; iniPHC)./Z PTP_PTP3=1;Enablelnterrupts;for(;J

13、PORTS-1,13=1；delay?():_FEED_COPC); feeds the dog */ f oi(k = 0; 17 ;k+)b=b1; a=b;=a；delayyC J;PORTBIf CPTIH_PTIHO = = 0)PTELP丁P3=1; it CPTIH_PTIHl = =0)PThLPTP3=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

14、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。4.四、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。5.详细了解汽车网络系统的使用规范。6.对实验结果进行整理，分析,写出实验报告。为上金砂诒电店古:呼爵 SriAHfiHAI DIAN.II LINIWFRRITY 汽 车千 助上

15、金亜认库电勺匕左M2SriAHfiHAI DIAN.II LINIWFRRITY 汽 车 学 实验三 MSCAN初始化编程与仿真调试一、实验目的理解CAN-BUS勺数据链路层。1.2.熟悉汽车网络系统的硬件环境和软件环境3.熟悉CAN莫块初始化编程的方法4.重点学习如何设置报文滤波器,5.掌握如何初始化波特率寄存器和控制寄存器二、实验环境1. CodeWarrior IDE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;3.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接三、实验内容使用S12第一个MSC

16、AN序部分规定为：CAN总线波特率口。模块CAN0。假定MCU外部晶振16MHz，时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MSCA时序参数CANCTL寄存器中的时钟源选择CLKSR(定义了 MSCAI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_CLKS

17、RC=0确定合适的时段1、时段2和同步跳转宽度的值，从而确定 MSCAr寄存器 TSEG1 TSEG却 SJW勺值。选择条件为总时间份额=16=SYNC时段1+时段2(SYNC=)(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, 即CANBTR1_TSEG1=10,CANBTR1_TSEG2=3CANBTRO SJW=3MSCAN波特率分频因子接着根据根据CAN总线波特率计算公式，求出Prescaler value。其中，Fcanclk=16MHz,Bit Time=1/(125kHz),TimeSegment1=

18、11, TimeSegment2=4 CAN总线波特率计算公式为Bit Time= (Prescaler value)咒仆 + TimeSegmentl + TimeSegment2)CANCLK分频数为Prescaler value = 16MHz/(1+11+4)/(125kHz)=8CANBTR0_BR P=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CANBTR和 CANBTR寄存器中所有字段的值，即CANBTR0=0Xc7CANBTR1=0 x3A确定MSCA滤波参数根据MSCA的IDAR寄存器结构，设置ID值及其掩码

19、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，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 x00根据以上编写首个MSCA初始化驱动程序。四、实验要求1.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。2.详细了解汽车网络系统的使用规范。3.对实验结果进行整理，分析,写出实验报告。助上金亜认库电勺匕左M2SriAHfiHAI DIAN.II LINIWFRRITY 汽 车 学 助上金亜认库电勺匕左M2SriAHfiHAI DIAN.II LINIWFRRITY 汽 车 学 实验四 MSCAN发送报文编程与仿真