搞嵌入式必懂的CAN總線(xiàn)知識

CAN總線(xiàn)標準

CAN總線(xiàn)標準只規定了物理層和數據鏈路層，需要用戶(hù)自定義應用層。不同的CAN標準僅物理層不同。

CAN收發(fā)器負責邏輯電平和物理信號之間的轉換。

將邏輯信號轉換成物理信號（差分電平），或者將物理信號轉換成邏輯電平。

CAN標準有兩個(gè)，即IOS11898和IOS11519，兩者差分電平特性不同。

高低電平幅度低，對應的傳輸速度快；

* 雙絞線(xiàn)共模消除干擾，是因為電平同時(shí)變化，電壓差不變。

物理層

CAN有三種接口器件：

多個(gè)節點(diǎn)連接，只要有一個(gè)為低電平，總線(xiàn)就為低電平，只有所有節點(diǎn)輸出高電平時(shí)，才為高電平。所謂"線(xiàn)與"。

CAN總線(xiàn)有5個(gè)連續相同位后，就插入一個(gè)相反位，產(chǎn)生跳變沿，用于同步。從而消除累積誤差。

和485、232一樣，CAN的傳輸速度與距離成反比。

CAN總線(xiàn)，終端電阻的接法：

為什么是120Ω，因為電纜的特性阻抗為120Ω，為了模擬無(wú)限遠的傳輸線(xiàn)。

數據鏈路層

CAN總線(xiàn)傳輸的是CAN幀，CAN的通信幀分成五種，分別為數據幀、遠程幀、錯誤幀、過(guò)載幀和幀間隔。

數據幀用來(lái)節點(diǎn)之間收發(fā)數據，是使用最多的幀類(lèi)型；遠程幀用來(lái)接收節點(diǎn)向發(fā)送節點(diǎn)接收數據；錯誤幀是某節點(diǎn)發(fā)現幀錯誤時(shí)用來(lái)向其他節點(diǎn)通知的幀；過(guò)載幀是接收節點(diǎn)用來(lái)向發(fā)送節點(diǎn)告知自身接收能力的幀；用于將數據幀、遠程幀與前面幀隔離的幀。

數據幀根據仲裁段長(cháng)度不同分為標準幀（2.0A）和擴展幀（2.0B）

將緩存區的數據連續寫(xiě)入寄存器：

…… 
for (i=0; i<len; i++) 
{
    WriteSJAReg(RegAdr + i, ValueBuf[i]);
}
……

將連續多個(gè)寄存器連續讀入緩存區：

……
for (i=0; i<len; i++) 
{
    ReadSJAReg(RegAdr + i, ValueBuf[i]);
}
……

頭文件包含方案：

1. 每個(gè)程序包含用到的頭文件

#ifndef __CONFIG_H__ // 防止頭文件被重復包含
#define __CONFIG_H__
#include <8051.h>         // 包含80C51寄存器定義頭文件
#include "SJA1000REG.h"         // 包含SJA1000寄存器定義頭文件
// 定義取字節運算
#define LOW_BYTE(x)  (unsigned char)(x)
#define HIGH_BYTE(x)  (unsigned char)((unsigned int)(x) >> 8)
// 定義振蕩器時(shí)鐘和處理器時(shí)鐘頻率（用戶(hù)可以根據實(shí)際情況作出調整）
#define OSCCLK 11059200UL
// 宏定義MCU的時(shí)鐘頻率
#define CPUCLK (OSCCLK / 12)
#endif // __CONFIG_H__

SJA1000上電后處于復位狀態(tài)，必須初始化后才能工作：

（1）置位模式寄存器Bit0位進(jìn)入復位模式；

（2）設置時(shí)鐘分頻寄存器選擇時(shí)鐘頻率、CAN模式；

（3）設置驗收濾波，設定驗證碼和屏蔽碼；

（4）設置總線(xiàn)定時(shí)器寄存器0、1設定CAN波特率；

（5）設置輸出模式；

（6）清零模式寄存器Bit0位退出復位模式；

模式寄存器

只檢測模式：SJA1000發(fā)送CAN幀時(shí)不檢查應答位；

只聽(tīng)模式：此模式下SJA1000不會(huì )發(fā)送錯誤幀，用于自動(dòng)檢測波特率；SJA1000以不同的波特率接收CAN幀，當收到CAN幀時(shí)，表明當前波特率與總線(xiàn)波特率相同。

波特率設置

CAN總線(xiàn)無(wú)時(shí)鐘，使用異步串行傳輸；波特率是1秒發(fā)送的數據位；

CAN幀發(fā)送：

發(fā)送CAN幀的步驟：

1.檢測狀態(tài)寄存器，等待發(fā)送緩沖區可用；

2.填充報文到發(fā)送緩沖區；

3.啟動(dòng)發(fā)送。

SJA1000具有一個(gè)12字節的緩沖區，要發(fā)送的報文可以通過(guò)寄存器16-28寫(xiě)入，也可通過(guò)寄存器96-108寫(xiě)入或讀出：

設置發(fā)送模式：

char SetSJASendCmd(unsigned char cmd) 
{ 
    unsigned char ret;  
    switch (cmd) 
    {  
        default:  
        case 0:  
            ret = SetBitMask(REG_CAN_CMR, TR_BIT); //正常發(fā)送  
            break;     
        case 1:  
            ret = SetBitMask(REG_CAN_CMR, TR_BIT|AT_BIT); //單次發(fā)送 
            break;
        case 2: 
            ret = SetBitMask(REG_CAN_CMR, TR_BIT|SRR_BIT);//自收自發(fā)  
            break; 
        case 0xff:  
            ret = SetBitMask(REG_CAN_CMR, AT_BIT);//終止發(fā)送 
            break; 
    } 
    return ret;
}

發(fā)送函數：

unsigned char SJA_CAN_Filter[8] = 
{    
    // 定義驗收濾波器的參數，接收所有幀       
    0x00, 0x00, 0x00, 0x00,                                                
    // ACR0~ACR3       
    0xff, 0xff, 0xff, 0xff                                                         
    // AMR0~AMR3
};
 
unsigned char STD_SEND_BUFFER[11] = 
{   
    // CAN 發(fā)送報文緩沖區       
    0x08,             // 幀信息，標準數據幀，數據長(cháng)度 = 8       
    0xEA, 0x60,   // 幀ID = 0x753
    0x55, 0x55, 0x55, 0x55, 0xaa, 0xaa, 0xaa, 0xaa  // 幀數據
};
 
void main(void) // 主函數，程序入口
{        
    timerInit();// 初始化
    D1 = 0;        
    SJA1000_RST = 1; // 硬件復位SJA1000       
    timerDelay(50); // 延時(shí)500ms       
    SJA1000_RST = 0;       
    SJA1000_Init(0x00, 0x14, SJA_CAN_Filter);   // 初始化SJA1000，設置波特率為1Mbps       
    // 無(wú)限循環(huán)，main()函數不允許返回      
    for(;;) 
    {           
        SJASendData(STD_SEND_BUFFER, 0x0);           
        timerDelay(100);         // 延時(shí)1000ms      
    }    
}

為什么幀ID是0x753，這與CAN幀在緩沖區的存儲格式有關(guān)。

終端電阻非常重要，當波特率較高而且沒(méi)加終端電阻時(shí)，信號過(guò)沖非常嚴重。

SJA1000有64個(gè)字節的接收緩沖區（FIFO），這可以降低對MCU的要求。

MCU可以通過(guò)查詢(xún)或中斷的方式確定SJA1000接收到報文后讀取報文。