CAN控制器SJA1000及其應(yīng)用

摘要：介紹CAN控制器SJA1000的特點(diǎn)、內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及SJA1000的寄存器結(jié)構(gòu)及地址分配；CAN協(xié)議通信格式。并以獨(dú)立CAN控制器SJA1000為例，結(jié)合CAN協(xié)議說(shuō)明了一種通用型CAN總線的開(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì)。

1 SJA1000簡(jiǎn)介

SJA1000是PHILIPS公司早期CAN控制器PCA82C200的替代品，功能更強(qiáng)，具有如下特點(diǎn)：

①完全兼容PCA82C200及其工作模式，即BASICCAN模式；

②具有擴(kuò)展的接收緩沖器，64字節(jié)的FIFO結(jié)構(gòu)；

③支持CAN2.0B；

④支持11位和29位識(shí)別碼；

⑤位速率可達(dá)1Mbit/s；

⑥支持peliCAN模式及其擴(kuò)展功能；

⑦24MHz的時(shí)鐘頻率；

⑧支持與不同微處理器的接口；

⑨可編程的CAN輸出驅(qū)動(dòng)配置；

⑩增強(qiáng)了溫度范圍（-40℃～ 125℃）。

圖1 SJA1000內(nèi)部結(jié)構(gòu)

2 SJA1000內(nèi)部結(jié)構(gòu)

SJA1000的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要由接口管理邏輯IML、信息緩沖器（含發(fā)送緩沖器TXB和接收緩沖器RXFIFO）、位流處理器BSP、接收過(guò)濾器ASP、位時(shí)序處理邏輯BTL、錯(cuò)誤管理邏輯EML、內(nèi)部振蕩器及復(fù)位電路等構(gòu)成。IML接收來(lái)自CPU的命令，控制CAN寄存器的尋址并向控制提供中斷信息及狀態(tài)信息。CPU的控制經(jīng)IML把要發(fā)送的數(shù)據(jù)寫(xiě)入TXB，TXB中的數(shù)據(jù)由BSP處理后經(jīng)BTL輸出到CAN BUS。BTL始終監(jiān)視CAN BUS，當(dāng)檢測(cè)到有效的信息頭“隱性電平-控制電平”的轉(zhuǎn)換時(shí)啟動(dòng)接收過(guò)程，接收的信息首先要由位流處理器BSP處理，并由ASP過(guò)濾，只有當(dāng)接收的信息的識(shí)別碼與ASP檢驗(yàn)相符時(shí)，接收信息才最終被寫(xiě)入RXB或RXFIFO中。RXFIFO最多可以緩存64字節(jié)的數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)可被CPU讀取。EML負(fù)責(zé)傳遞層中調(diào)制器的錯(cuò)誤管制，它接收BSP的出錯(cuò)報(bào)告，促使BSP和IML進(jìn)行錯(cuò)誤統(tǒng)計(jì)。

3 SJA1000的寄存器結(jié)構(gòu)及地址分配

表1是工作在BASIC CAN模式下的SJA1000的寄存器結(jié)構(gòu)及地址分配表。CAN控制器工作模式的設(shè)定、數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收等都是通過(guò)這些寄存器來(lái)實(shí)現(xiàn)的。時(shí)鐘分頻寄存器OCR用于設(shè)定SJA1000工作于BASIC CAN還是PeliCAN，還用于CLKOUT引腳輸出時(shí)鐘頻率的設(shè)定，在上電初始化控制器時(shí)必須首先設(shè)定；在工作模式下，控制寄存器CR用于控制CAN控制器的行為，可讀可寫(xiě)；命令寄存器CMR只讀寫(xiě)；狀態(tài)寄存器SR只能讀；而IR、ACR、AMR、BTR0、BTR1、OCR在工作模式下讀寫(xiě)無(wú)意義。通常，在系統(tǒng)初始化時(shí)，先使CR.0=1，SJA1000進(jìn)入復(fù)位模式。在此模式下IR、ACR、AMR、BTR0、BTR1及OCR均可讀可寫(xiě)，此時(shí)設(shè)置相應(yīng)的初值。當(dāng)退出復(fù)位模式時(shí)，SJA1000即按復(fù)位時(shí)設(shè)定的相應(yīng)情況工作于工作模式，除非再次使芯片復(fù)位，否則上次設(shè)定的值不變。當(dāng)需要發(fā)送信息時(shí)，若發(fā)送緩沖器空閑，由CPU控制信息寫(xiě)入TXB，再由CMR控制發(fā)送；當(dāng)接收緩沖器RXFIFO未滿且接收信息通過(guò)ASP，則接收到的信息被寫(xiě)入RXFIFO�？赏ㄟ^(guò)兩種方法讀取接收到的信息。一種方法是，在中斷被使能的情況下，由SJA1000向CPU發(fā)中斷信號(hào)，CPU通過(guò)SR及IR可以識(shí)別該中斷，并讀取數(shù)據(jù)釋放接收緩沖器；另一種方法是直接讀取SR，查詢RXFIFO的狀態(tài)，當(dāng)有信息接收時(shí)，讀取該信號(hào)自并釋放接收緩沖器。當(dāng)接收緩沖器中多條信息時(shí)，當(dāng)前的信息被讀取后，接收緩沖器有效信號(hào)會(huì)再次有效，通過(guò)中斷方式或查詢方式可以再次讀取信息，查到RXFIFO中的信息被全部讀出止。當(dāng)RXFIFO已滿，如還有信息被接收，此接收信息不被保存，且發(fā)出相應(yīng)的緩沖器溢出信號(hào)供CPU讀取處理。

表1 SJA1000的寄存器結(jié)構(gòu)及地址分配表

寄 存 器地 址寄存器名地 址寄存器名地 址控制寄存器CR0測(cè)試寄存器9

接
收
緩
沖
器

RDID020命令寄存器CMR1發(fā)TXID010RDID121狀態(tài)寄存器SR2送TXID111RXDATA122中斷寄存器IR3緩TXDATA112··接收代碼寄存器ASR4沖····接收屏蔽寄存器AMR5器····位定時(shí)寄存器BTR06T··RXDATA929位定時(shí)寄存器BTR17XTXDATA819時(shí)鐘分頻寄存器OCR31輸出控制寄存器OCR8B　　

4 CAN協(xié)議通信格式

CAN協(xié)議通信格式中有四種幀格式：數(shù)據(jù)幀、遠(yuǎn)程幀、出錯(cuò)幀和超載幀。其中數(shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀的發(fā)送需要在CPU控制下進(jìn)行，而出錯(cuò)幀和超載幀的發(fā)送則是在錯(cuò)誤發(fā)生或超載發(fā)生時(shí)自動(dòng)進(jìn)行的。因此人們更關(guān)心前兩個(gè)幀的結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)如圖2所示。

一個(gè)完整的數(shù)據(jù)幀格式，除仲裁場(chǎng)、控制場(chǎng)、數(shù)據(jù)場(chǎng)外都是CAN控制器發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)自動(dòng)加上去的，而仲裁場(chǎng)、控制場(chǎng)、數(shù)據(jù)場(chǎng)則必須由CPU控制給出。用SJA1000時(shí)，寫(xiě)出發(fā)送緩沖器的TXID0、TXID1即設(shè)定了相應(yīng)的仲裁場(chǎng)和控制場(chǎng)。TXID0即為仲裁場(chǎng)的高8位，TXID1的高3位為仲裁場(chǎng)的低3位，仲裁場(chǎng)共11位。TXID1的第5位為RTR位，即遠(yuǎn)程請(qǐng)求位，在數(shù)據(jù)幀中為“0”；TXID1低四位標(biāo)示數(shù)據(jù)場(chǎng)所含字節(jié)數(shù)的多少，稱為DLC。RTR與DLC共同構(gòu)成控制場(chǎng)。發(fā)送的數(shù)據(jù)組成數(shù)據(jù)場(chǎng)，最多不超過(guò)

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