CAN总线系统设计

科技信息O计算机与信息技术OSCIENCE INFORMATION2007年第 10期CAN总线系统设计梁红'曾春年2(1.武汉理工大学自动化学院湖北武汉430070;2.武汉理 工大学自动化学院湖北武汉430070)摘要:介绍CAN控制器SJA1000的Pelican模式。详细解说了SJA1000验收滤波器原理和设置的方法。关健词:CAN总线;SJA1000;Pelican;验收滤波器1.引言管它们是什么值。CAN(控制器局城网),可用于设备监测及控制,它结构简单,系统当收到的是扩展帧,用于验收的位是29位ID和RTR位,用到了灵活,采用非破坏性总线仲裁技术来处理节点冲突,是一-种很有前途ACRO, ACRI ,ACR2和ACR3的高五位共29位。比如下面这个例子可的现场总线。SIA1000是- - 款独立的CAN控制器，它是PHIUPS半以得到 -组扩展帧的信息，这组扩展帧的11位基本D是0110 0010导体PCA82C200 CAN控制器的替代产品.与PCA82C200相比,它新000, 18位扩展ID是x011xxx11010。(ACR3和AMR3的低2位增了Pelican模式，支持最新的CAN2.0B协议。是常用于构建CAN节没有 使用):点的元件。在应用方面,最重要的就是对它的验收滤波器的理解和设11位ID18位扩展ID置,下面将针对其Pelican模式进行详细的解说”。2.验收滤波器RTR在CAN上传输的每个报文都有一一个ID,这个ID用来定义所传输的报文的内容,它不带有任何关于目的地的信息,任何对此报文感兴ACR| 0110 0010 | 000X 0010 | 1101 xXX 1101 0XX趣的节点都可以通过对自己验收滤波器的设置来接收它。ID的分配由用户定义，比如我们可以定义0x10为发动机转速信息,0x11为发动AM[ 0000 0000 10001 000 0000 111 000 0111 ]机负荷信息，当带有这样ID的报文在CAN上传输时.想得到发动机转速信息的节点就把自已的验收代码寄存器的值设为0x11,想得到图2发动机负荷信息的节点则把这个值设为0x11。CAN就是通过这个方法柬完成信息的传输的。2.2双滤波器格式在某些情况下 ,有必要用到双滤波器，比如，SJA1000配置有一个多功能的验收滤波器,由8个8位寄存器组’如果想接收的报文是01000010000和01100000000。如果用单滤波成，它们是验收代码寄存器(ACRO, ACRI, ACR2和ACR3)和验收屏器 ,只能这样设:蔽寄存器(AMR1 ,AMR2.AMR3和AMR4)。ACR的作用是设置想要的ACR [ 01X0 00x0 000X XXX XXX XxX I XXX XxX j报文内容(通过ID识别),ID的每-位必须和ACR的位值相同。但如果只有ACR,每个节点只能固定的接收- - 种报文内容,当一个节点同AMR 0010 0000 111111 111111 1111时想得到两种信息，比如，上例中的转速和负荷信息这个节点都需要,就无能为力了。为了解决这个问题,就用AMR屏蔽ACR的某些位,在團3这些位上,ID可以为任意值。这样可以接收自己想要的一类报文。具体的实现过程是用于验收的每一- 位和ACR对应位做异或运这种情况下，四种ID可以被该节点接收:010000100000110算。这个结果取非后和AMR对应位做或运算，最终的结果如为逻辑0010 000.0100 000 000 0110 000 0000而不是所要求的两种ID.这1,则这一位就被接收了。ID 的所有位被接收,才算通过滤波。个时候就必须用双滤波器。所谓双滤波器,是把四个滤波器分成两部滤波器的模式在对SJA100初始化时是可以选择的,可选择单滤分 ,分别滤波.ID被任何-个滤波器接收。就会进人接收FIFO。这也分波器格式和双速波器格式，用不同的滤波器格式，报文中用于滤波的为接收的 足标准帖还冠扩展触两种情况。位是不一样。除了滤波器格式,滤波的位还取决于收到的报文是标准如果接收的是标准帧，第-个滤波器验收11位ID、RTR位和第帧还是扩展帧。通过滤波的报文就进人对应节点的接收FIFO。个数据字节,第二个滤波器只验收11位ID和RTR位。滤波器1为(在以下的说明中,X是被屏蔽的位.被屏藏的ACR位,在设置时ACRO 所有位.ACR1所有位和ACR3的低四位,滤波器2为ACR2所取0取1都可:x是无关位，无论报文在这一- 位为何值，都能被接收有位 和ACR3高四位,象上面的那个例子,用双滤波器模式就应该这样设:2.1单滤波器格式当收到的是标准帧时 ,用于验收的位为11位ID.RTR位和前两个数据字节。但由于滤波针对的只是ID,在设置时，只用设置验收滤波器ACRO和ACRI的商三位，其他的位通过对I RTRAMR相应位设1屏蔽掉。比如当前节点想要得到的是ID为10000010000和ID为10100010000标准帧，那么应该这样设置(ACR1ACR [ 0100 0010 I 000X XXXxX I 0110 0000 T 000X XXX ]和AMR1的低4位没有使用):ANR[ 00000 000 I 0001 111 00000 0000 I 0001 1111 ]前两位数据字节图ACR [10x0 0010 I 0 XXX [XXX XXX Xxxx xx这样就可以得到想要的结果了。中国煤化工-CRO和ACRI,滤波器2为ANR [0010 000 T00011111 11111111ACR2本ID和18位扩展ID的最圈1高5YH。CNMHGn收广限必打辰顿1:n世基平1w为uIwIU 000,18位扩展ID为ACRO的第三位被屏蔽了,所以 ID在这位上无论是0是1都被接1000xxxxxxxx扩展帧2:11位基本ID为0110 0000 000,18位扩展ID为收,同样的道理,AMR把RTR位,数据1和数据2都屏蔽了,而不去0000xxxxxxxx(下转第34页)科技信息O计算机与信息技术OSCIENCE INFORMATION2007年第10期4.1 SOPC系统(包含FPGA .SDRAM和FLASH)36 ,Total RAM bits 165,888 .mbedded multipliers 18 ,PLIs 2，这个部分的主要功能是,整个系统的运行控制，,发送脉冲的宽度， Maximun user I/0 pins 138。 资源使用情况如图6-1;辐度控制.等效采样的实现,采样数据的分析处理和输入输出设备的ne Stete控制。6.0Build 178 0V/27/2000 SJ 2all Varsien4.2外围模拟电路(包含脉冲收发电路和AD采样)这个部分的主要功能是将SOPC控制下的发送脉冲信号转换为20.SBAN J1213实际模拟信号发出，,同时基准信号的反射脉冲进行放大处理,再进入AD采样,并同时将采样结果存入数据存储器中。4.3输人输出设备(按键和液晶)3,184/8,250 (39%)这个部分的主要功能是，人机交互。按键实现输入波速设置,范围设置和增益设置,液晶显示操作提示和脉冲测量结果的波形。17/10(51)5.软件部分设计4.0801 165,80 (28年)CPU采用内嵌Nios II处TeeaL理器,可以根据需要,设置功能，在FPGA(EP2C8Q208C8)圈6-1 FPGA 资源使用情况中,只需超低的价格(最低35美分)就可实现。在单个(2)使用本系统对200米线的断线混线测试四次,测试结果一致,FPCA中实现处理器、外设、Tyes如图6-2:存储器和1/o接口,可以降低断线情况:400系统总体成本。在集成开发环境(IDE)中.可直接用C语言或C++开发。整体软件流混线情况:程图如图s:5.1实时采样的实现自自自自自实时采样中，为了使采距离200米增益28直围样得到的波形尽量精确，系.[发量冲图6-2测试结果统将测量距离大于1600米的采样频率确定为9入采样数E测试功能正常,成本低康,性价比高,有广阔的市杨空间.C12.5MHz,该频率由FPGA内部锁相环产生,输出至AD芯参考文献片时受内部CPU控制通断，[1韩伯峰等，智能电力电缆故障测试仅及其测试方法，中国未测试时不输出,按测试键LCD 是示92110989.1994年3月30日.后输出,降低功耗。图5软件流程團[2]景松现等,新型电缆故障定位仪,中国9324366.1995年1月25.5.2等效采样的实现当测量距离小于1600米时,要达到相应的精度,必须提高采样频[3]朴珍培等时-顿城反射仪的装置及方法.韩国03816058 ,20050年9率,对应测量范围的采样颖率由内部锁相环和分额器产生.将采样频月7日率转换为时延At,CPU根据输人的测量范围选通相应的时延Ar,并触[4]李金平等一种电缆故障定位系统及其方法,中国2010177.,发发脉冲电路,第-次经等效采样次数(n)个At延时后发出,同时进2006年8月16日.行一次12.SMHz采样,前次采样完成后.重新触发发脉冲电路,并提前[5]周松 等编著(现代DSP技术)西安电子科技大学出版社,003年.一个Ot发出，继续-次12.5MHz采样，如此下去直到完成n次。如[6]任爱锋等编著《基于FPGA的嵌人式系统设计)西安电子科技大学200MHz的等效采样需进行n=16次。出版社2005年.5.3整体软件流程介绍[7]张晔编著,.信号时频分析及应用-信息与通信技术),哈尔滨工业开机初始化，显示主界面，- 直处于按键检测状态.如果有按健按大学出 版社206年下,经按键处理电路识别按键,并进入相应功能.如显示电量波速设[8][美]. 科恩编著,白居宪译(时-颗分析:理论与应用》.西安交通大置、范围设置增益设置和功能测试:预设置完成进人功能测试,由硬学出版社.1998年件电路自动完成发送脉冲和反射脉冲检测,AD转换,将数据送入软核[9]胡昌华等编著<基于MATLAB的系统分析与设计+--时顿分 析>.进行数据处理,最后将结果显示在液晶屏上。西安电子科技大学出版社2002年.6.应用实例分析[10]周渭等编著《时频测控技术)西安电子科技大学出版社2006年.(1)本设计中FPCA采用CYCLONE II系列的EP2C8Q208C8 ,其资源情况:LEs 8.256. M4K RAM bloks (4Kbis plus 512 parity bis)(上接第32页)由于CAN总线不同于其他总线的那种带有目的地地址的信息传输方式,它每个节点的滤波设置是很重要的功能.通过对报文的谑波11位ID18位ID即可实现点对点,点对多点和全局广播等方式传输数据。面SJA1000的Pelican模式新增的双滤波器模式和扩展帧的过滤使节点的滤波变的更加灵活。(ACR 0100 00101 00 0000110 0000 I 000 0100 ]中国煤化工[1]邬C N M H G北京:北京航空航天大学MR C0000 0000000 0000 I 0000 0000 I 0000 000出版YH團5(2]PHIJIPS_ Semiconducos 公司. APPUICATION NOTE SIA1000Stand-alone CAN controller AN97076.3.结论[3 ]PHILIPS Semiconductors公司. Data Sheet SJA1000.万有数据