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CAN总线控制器配置说明

發(fā)布時(shí)間：2024/1/8 编程问答 74 豆豆

生活随笔收集整理的這篇文章主要介紹了 CAN总线控制器配置说明小編覺得挺不錯(cuò)的,現(xiàn)在分享給大家,幫大家做個(gè)參考.

文章首先介紹了CAN鏈路層報(bào)文的格式，然后針對NXP芯片的CAN控制器實(shí)現(xiàn)寄存器配置進(jìn)行了相關(guān)說明，能夠幫助讀者能夠快速調(diào)通新板卡上的CAN總線。

CAN鏈路層報(bào)文格式

CAN主控制器的寄存器組成。

控制類寄存器

收發(fā)相關(guān)寄存器

?“濾波功能”相關(guān)寄存器。

CAN鏈路層報(bào)文格式

? ?說起CAN總線通信，就不得不說明一下CAN設(shè)備之間通信的報(bào)文格式。如同我們通常接觸的RS-232串口通信，當(dāng)我們通過串口嘗試發(fā)送“Hello world”的時(shí)候，其實(shí)串口線上幀組成由起始位+數(shù)據(jù)位（這里的例子就是"Hello world"的ASSIC碼）+奇偶校驗(yàn)位以及停止位。我們的CAN總線上的報(bào)文格式比串口的上的幀格式要復(fù)雜的多，BOSCH 公司《CAN Specification V2.0》文檔分為A、B兩個(gè)部分來介紹兩種在CAN總線上會出現(xiàn)的幀格式。A部分按照CAN1.2規(guī)范的定義，說明了CAN的報(bào)文格式，也有人稱為CAN2.0A協(xié)議。B部分對比A部分定義的標(biāo)準(zhǔn)幀格式，介紹擴(kuò)展幀以及擴(kuò)展幀與標(biāo)準(zhǔn)幀的兼容設(shè)計(jì)。總得來說，符合B部分定義的CAN控制器可以不適用擴(kuò)展幀，依舊通過標(biāo)準(zhǔn)幀與根據(jù)A部分設(shè)計(jì)的CAN控制器進(jìn)行通信。

? ? 在這兩種報(bào)文的格式下，CAN總線上的報(bào)文（幀）種類又分為下面的四種:

? ? 1.數(shù)據(jù)幀：數(shù)據(jù)幀攜帶數(shù)據(jù)，由發(fā)送器傳送至接收器。下圖簡單說明了數(shù)據(jù)幀所包含的場空間有那些。

????數(shù)據(jù)幀根據(jù)遵循協(xié)議的不同，分為標(biāo)準(zhǔn)格式幀和擴(kuò)展格式幀，他們的區(qū)別在于仲裁場以及控制場，具體的內(nèi)容分布如下：

? ??????? ??

RTR為遠(yuǎn)程發(fā)送請求位，數(shù)據(jù)幀為顯性，遙控幀為隱性位。
SRR是一隱性位。它在擴(kuò)展格式的標(biāo)準(zhǔn)幀RTR位的位置，因此，標(biāo)準(zhǔn)幀與擴(kuò)展幀的沖突是通過標(biāo)準(zhǔn)幀優(yōu)先于擴(kuò)展幀這一途徑得以解決的，擴(kuò)展幀的基本ID如同標(biāo)準(zhǔn)幀的識別符。
IDE：標(biāo)準(zhǔn)幀格式里的IDE為“顯性”，而擴(kuò)展格式里的IDE為隱性。

2.遠(yuǎn)程幀：遠(yuǎn)程幀用以請求總線上的相關(guān)單元發(fā)送具有相同標(biāo)示的數(shù)據(jù)幀。

3.出錯(cuò)幀：由檢測出總線錯(cuò)誤的單元發(fā)送。

4.超載幀：超載幀用于提供當(dāng)前和后續(xù)的數(shù)據(jù)幀的附加延遲。

CAN主控制器的寄存器組成。

? ? 我們以NXP公司的LPC21xx處理器的CAN控制器為例說明。

? ? 因?yàn)镃AN控制有一個(gè)比較特殊的“濾波功能”，所有我們把CAN控制器的寄存器組成分為“濾波功能”相關(guān)以及接收發(fā)送數(shù)據(jù)相關(guān)寄存器和控制類寄存器。

控制類寄存器

? ? ? ?針對其他類寄存器。咱們首先討論配置類寄存器，包括CAN模式配置寄存器，總線時(shí)序寄存器，錯(cuò)誤警告閾值寄存器等。

????? ? CAN模式配置寄存器能夠配置的內(nèi)容主要包括CAN控制器的使能以及相關(guān)的運(yùn)行模式，模式包括偵聽模式（Can控制器不會發(fā)送ACK在CAN總線上，即使完整的收到一個(gè)幀，并且節(jié)點(diǎn)處于被動(dòng)錯(cuò)誤模式，這個(gè)偵聽模式是為了波特率的監(jiān)測以及熱插拔。）、自檢測模式（發(fā)送幀不需要收到ACK即算發(fā)送成功）、睡眠模式以及回環(huán)測試模式。其中自測試的模式分為全局自測試和局部自測試，全局自測試設(shè)置自接收請求位（控制器在發(fā)送的時(shí)候并不停止接收功能，所以如果發(fā)送的幀滿足幀過濾的要求，即被接收）就可以，這樣不僅能接收到自己發(fā)送的報(bào)文，還能接收到遠(yuǎn)端發(fā)送的報(bào)文，局部自測試為測試模式+自接收模式，這樣就不需要總線上掛接其他的CAN設(shè)備，只需要轉(zhuǎn)發(fā)器就可以了。我們常用的模式一般為回環(huán)測試模式，用于測定CAN控制器初始化正常。

? ?總線時(shí)序寄存器。首先介紹一個(gè)基本概念，對于總線上傳輸?shù)臄?shù)，一位有效的數(shù)據(jù)（1或者0）由四個(gè)段構(gòu)成，同步段（SS）、傳播時(shí)間段（PTS）、相位緩沖段1（PBS1）、相位緩沖段2（PBS2）這些段又由稱之為Time Quantum（以下稱Tq最小時(shí)間單位構(gòu)成。1位分為4個(gè)段，每個(gè)段由若干個(gè)Tq構(gòu)成，這稱為位時(shí)序。

????????同步段SS：隱形電平到顯性電平的變化邊沿被期望出現(xiàn)在本段。

????????傳輸時(shí)間段PTS：用于吸收網(wǎng)絡(luò)上的物理延遲的段。

????????PBS1與PBS2：當(dāng)信號邊沿不能出現(xiàn)在SS 段時(shí)，此段用來矯正誤差。由于各單元以各自獨(dú)立的時(shí)鐘來工作，細(xì)微的時(shí)鐘誤差都會累積起來，PBS 段可用于吸收此誤差。為了吸收一個(gè)時(shí)鐘誤差，在SJW設(shè)置的范圍內(nèi)增減PBS1和PBS2，PBS1和PBS2越大，允許誤差越大，但是通訊速度會降低。

? ??總線時(shí)序寄存器配置包括預(yù)分頻，以及四段相關(guān)的參數(shù)，針對NXP 的LPC21XX的Can通信的位時(shí)間等于位TESG1+TESG2+3。

? ? 中斷使能寄存器，包括CAN控制器能發(fā)出的中斷（接收中斷，發(fā)送中斷，總線錯(cuò)誤中斷等）。

? ? 錯(cuò)誤警告閾值寄存器，在CAN工作時(shí)，這個(gè)值將一直跟TX和RX的錯(cuò)誤計(jì)數(shù)值進(jìn)行比較，如果有一致的情況，則發(fā)送錯(cuò)誤警告。當(dāng)發(fā)生CAN錯(cuò)誤的時(shí)候，控制器遞增接收錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器或者發(fā)送錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器，當(dāng)沒有檢測到錯(cuò)誤的時(shí)候遞減。如果發(fā)送錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)到了255并且又有一個(gè)錯(cuò)誤發(fā)生，則CAN控制器被強(qiáng)制置為Bus-Off狀態(tài)。并且這個(gè)時(shí)候的發(fā)送錯(cuò)誤計(jì)數(shù)為127，并且接收錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器為0.軟件必須清除RM這一位。在那之后錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器會從128往下遞減證明是否在總線的空閑狀態(tài)下（11個(gè)連續(xù)的隱形位）。BS置位的時(shí)候，往其寫入任意的0到254的數(shù)據(jù)清除BUS-OFF狀態(tài)，當(dāng)軟件在清除BUS-OFF狀態(tài)時(shí)，則只需要檢測一個(gè)數(shù)據(jù)總線空閑即可以繼續(xù)。RM置位并且Can控制器被禁能大部分的功能，并且發(fā)送總線錯(cuò)誤中斷。總線上的設(shè)備根據(jù)TX和RX的錯(cuò)誤計(jì)數(shù)值會進(jìn)入不同的狀態(tài)，如下圖所示：

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????? ? 主動(dòng)錯(cuò)誤模式當(dāng)檢測到總線發(fā)生錯(cuò)誤的時(shí)候，會發(fā)送錯(cuò)誤幀，而被動(dòng)錯(cuò)誤模式作為一種過渡模式，其不能主動(dòng)向其他設(shè)備發(fā)送錯(cuò)誤幀，并且在發(fā)送正常的報(bào)文的時(shí)候還需要在間隔幀期間內(nèi)必須插入“暫停發(fā)送期”（由8個(gè)位的隱性位組成）。

收發(fā)相關(guān)寄存器

?????????發(fā)送命令寄存器，包含三個(gè)發(fā)送緩存寄存器的選擇，控制發(fā)送，并且停止發(fā)送，釋放BUFF，發(fā)送寄存器的作用就是當(dāng)準(zhǔn)備好發(fā)送數(shù)據(jù)寫入相應(yīng)寄存器之后，操作這個(gè)寄存器完成發(fā)送操作。

????? ? 接收幀數(shù)據(jù)寄存器，包含接收幀是否為旁路模式接收的數(shù)據(jù)，以及包含如果不是旁路模式，匹配AF中的過濾條目的index。包含接收幀是數(shù)據(jù)幀還是遙控幀。如果是遙控幀，則包含期待以相同ID發(fā)送的數(shù)據(jù)幀包含的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)，如果是數(shù)據(jù)幀則包含接收數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)。同時(shí)還包含接收幀是標(biāo)準(zhǔn)幀還是擴(kuò)展幀的信息。

????? ? 接收ID寄存器，包含接收幀的ID信息，標(biāo)準(zhǔn)幀為11位，擴(kuò)展幀為29位。

? ? ? ? 接收數(shù)據(jù)寄存器A，接收到的低32位,4字節(jié)數(shù)據(jù)寄存器。

????????接收數(shù)據(jù)寄存器B，接收到的高32位,4字節(jié)數(shù)據(jù)寄存器。

????? ? 發(fā)送幀信息寄存器（三個(gè)，每個(gè)發(fā)送緩存區(qū)一個(gè)），包括發(fā)送幀是遙控幀還是數(shù)據(jù)幀，如果是遙控幀則包含發(fā)送的遙控幀期待以相同ID發(fā)送的數(shù)據(jù)幀包含的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)，如果是數(shù)據(jù)幀，則包含發(fā)送數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)。以及發(fā)送數(shù)據(jù)為標(biāo)準(zhǔn)幀還是擴(kuò)展幀，以及發(fā)送緩存區(qū)的優(yōu)先級。

????? ? 發(fā)送幀的ID寄存器(三個(gè))，標(biāo)準(zhǔn)幀11位，擴(kuò)展幀為29位。

????? ? 發(fā)送寄存器TDA和TDB:存儲需要發(fā)送的8字節(jié)數(shù)據(jù)。

????? ? 發(fā)送狀態(tài)寄存器CANTxSR：表征所有CAN控制器是正在發(fā)送數(shù)據(jù)，還是發(fā)送buff可以寫入，還是發(fā)送已經(jīng)完成。

????? ? 接收狀態(tài)寄存器CANRxSR：表征所有CAN控制器是正在接收一個(gè)數(shù)據(jù)，還是完整的接收了一個(gè)數(shù)據(jù)，還是出現(xiàn)了接收數(shù)據(jù)溢出的情況。

????? ? 綜合狀態(tài)寄存器：表征TX與RX的錯(cuò)誤值是否超出了設(shè)定的閾值，或者總線處在busoff狀態(tài)。

?“濾波功能”相關(guān)寄存器。

????? ? 首先介紹一下NXP的芯片特殊的一種概念“Full CAN”模式,類似STM的DMA，NXP將一個(gè)特殊的過濾表匹配的報(bào)文直接放到了RAM空間，程序能夠隨機(jī)存取。所以NXP的過濾表由4+2部分組成，分別為：

?FullCAN ID'S?

獨(dú)立11bit ID匹配?

組11bit ID匹配

獨(dú)立29bit ID匹配

組29bit ID匹配

FullCAN 接收數(shù)據(jù)，

FullCAN 過濾表的條目組成如下圖，若CAN控制器接收到匹配其中條目的CAN ID,則放至FullCAN 接收數(shù)據(jù)表中：

?????????

? ? ??????

? ? ? ? 獨(dú)立11bit ID匹配條目，若接收到的標(biāo)準(zhǔn)幀匹配條目中的CAN ID 就將其接收，否則過濾掉：

????????

????? ? 組11Bit ID匹配條目，若接收到的標(biāo)準(zhǔn)幀在條目指示的ID范圍內(nèi)，將接收報(bào)文，否則報(bào)文被過濾掉。

????

? ? ?? ? 獨(dú)立29bit ID匹配條目，若接收到的擴(kuò)展幀與條目匹配，則接收。

????????

????? ? 組29bit ID匹配條目，若接收到的擴(kuò)展幀在兩個(gè)條目指示的ID范圍之間，則接收，否則就會被過濾掉。

????????

????? ? 驗(yàn)收濾波模式寄存器，包含了能夠關(guān)閉所有接收操作的控制位（只有在關(guān)閉CAN控制器的接收操作，才能修改過濾相關(guān)的寄存器），同時(shí)包含了旁路模式控制位（旁路模式下不進(jìn)行過濾），是否使能FullCAN的控制。

????????獨(dú)立標(biāo)準(zhǔn)幀的過濾表起始地址寄存器，AF Lookup RAM中，獨(dú)立的標(biāo)準(zhǔn)幀起始的地址。如果這個(gè)表為空，則將這個(gè)值與組標(biāo)準(zhǔn)幀過濾表起始地址中的值寫成一樣。若使用Fullcan，則這一位也能指示Fullcan表的大小。

????????組標(biāo)準(zhǔn)幀過濾表起始地址寄存器，如果此表為空，則這個(gè)寄存的值與獨(dú)立擴(kuò)展幀寄存器地址的值一樣。這個(gè)最大的值為0x800，此時(shí)為后邊的表都為空。

????????獨(dú)立擴(kuò)展幀寄存器地址寄存器，獨(dú)立擴(kuò)展幀過濾表起始地址。如果為空，則寫入與組擴(kuò)展幀過濾表表起始地址一樣的值。最大值為0x800。

????????組擴(kuò)展幀過濾表表起始地址寄存器，如果這個(gè)表為空，則將其與ENDofTable寄存器的值寫成一樣的。

????? ? 過濾表RAM結(jié)束地址寄存器，這個(gè)地址的上面是最后一個(gè)AF表。如果fullCAN沒有使用，這個(gè)值最大值為0x800。如果Fullcan得以使用，這個(gè)地址代表了AF將符合第一個(gè)fullcan表中的數(shù)據(jù)保存在這個(gè)地址的后邊。

????? ? 還有一些FullCan的中斷控制寄存器，以及過濾表訪問錯(cuò)誤的寄存器，這里就不多做介紹了，各位讀者可在芯片手冊中看到相關(guān)的介紹，有什么看不明白的可以評論區(qū)留言討論。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的CAN总线控制器配置说明的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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