AVR單片機集成CAN總線(xiàn)控制器分析與應用

引言

        CAN總線(xiàn)應用中，總線(xiàn)節點(diǎn)是CAN總線(xiàn)的基本組成部分。CAN總線(xiàn)節點(diǎn)有兩種典型設計方法，第一種方法采用MCU結合獨立CAN控制器組成總線(xiàn)節點(diǎn)[1]；第二種方法采用獨立的MCU，這時(shí)MCU需要內部集成CAN控制器。由于第二種設計方法所用的器件少，電路關(guān)系簡(jiǎn)單，已得到廣泛應用。本文重點(diǎn)分析AVR系列單片機內部集成的CAN控制器及其應用方法。

AT90CAN集成CAN總線(xiàn)控制器分析

        AVR內部集成CAN控制器的芯片主要包括AT90CAN32/64/128三種單片機，它們之間的主要區別是存儲空間不同。


        AT90CAN32/64/128內部集成的CAN總線(xiàn)控制器由CAN通道和郵箱組成，其工作參數通過(guò)寄存器設置，工作過(guò)程也通過(guò)寄存器監控。CAN控制器基本結構如圖1所示。

CAN總線(xiàn)控制器組成

CAN通道

        CAN通道是CAN控制器用于完成發(fā)送和接收的部分。使用CAN控制器時(shí)，需要對CAN通道工作模式和位定時(shí)進(jìn)行設置。

(1)CAN通道工作模式

        CAN通道有使能、待命以及只聽(tīng)三種工作模式。不同模式下通道、時(shí)鐘以及寄存器的工作模式不同，詳細內容見(jiàn)參考文獻[3]。

(2)位定時(shí)

        CAN通道位定時(shí)的概念和基本規定與CAN總線(xiàn)協(xié)議一致。AVR系列單片機中，CAN總線(xiàn)控制器時(shí)間份額(TQ)即為波特率分頻器輸出時(shí)鐘信號的周期。CAN總線(xiàn)位周期由同步段(SYNS)、傳播段(PRS)、相位緩沖段1(PHS1)、相位緩沖段2(PHS2)組成，每個(gè)時(shí)間段的長(cháng)度都是時(shí)間份額(TQ)的整數倍。通過(guò)位定時(shí)設置可以確定各時(shí)間段的長(cháng)度，同時(shí)還可以設置重同步跳轉寬度(SJW)以及信號采樣位置和采樣次數。設置時(shí)，CAN總線(xiàn)位時(shí)間必須設置在8～25個(gè)時(shí)間份額之間。位定時(shí)設置完畢后即可計算總線(xiàn)波特率，計算方法見(jiàn)參考文獻[3]。

郵箱及報文對象(MOb)

        AT90CAN32/64/128單片機集成的CAN控制器通過(guò)郵箱存儲報文，并以MOb的形式管理。郵箱包含15個(gè)獨立的MOb，每個(gè)MOb都可以設置為接收或發(fā)送模式。發(fā)送時(shí)，編號小的MOb優(yōu)先級高。接收時(shí)，只有當CAN控制器接收到報文的標識符與某個(gè)MOb預先設置的標識符吻合時(shí)，CAN控制器才會(huì )將接收到的報文存儲在該MOb中，并可以通過(guò)中斷的方式通知單片機。CAN控制器還可自動(dòng)對遠程幀作出應答，從而減輕CPU的負擔。

(1)MOb工作模式


        MOb包括禁止、發(fā)送、接收、自動(dòng)應答、幀緩沖器接收等6種不同的工作模式。芯片復位后，MOb并沒(méi)有默認的工作狀態(tài)。因此，在使能MOb之前必須對MOb進(jìn)行配置，配置內容及相應的工作模式如表1所示。