can总线相关小知识

2.2.2.1SJA1000简介
PHILIPS公司的PCA82C200是符合CAN2.0A协议的总线控制器，SJA1000是它的替代产品，它是应用于汽车和一般工业环境的独立CAN总线控制器。具有完成CAN通信协议所要求的全部特性。经过简单总线连接的SJA1000可完成CAN总线的物理和数据链路层的所有功能。其硬件与软件设计和PCA82C200的基本CAN模式（BesicCAN）兼容。同时，新增加的增强CAN模式（PeliCAN）还可支持CAN2.0B协议。

●管脚及电气特性与独立CAN总线控制器PCA82C200兼容；
●软件与PCA82C200兼容（缺省为基本CAN模式）；
●扩展接收缓冲器（64字节FIFO）；
●支持CAN2.0B协议；
●同时支持11位和29位标识符；
●位通讯速率为1Mbits/s;
●增强CAN模式（PeliCAN）; 7
●采用24MHz时钟频率；
●支持多种微处理器接口；
●可编程CAN输出驱动配置；
●工作温度范围为-40～+125℃。

图2-3 SJA1000引脚配置

SJA1000的功能框图如表1所示，图2-3是其引脚图。SJA1000型独立CAN总线控制器由以下几部分构成；
（1）接口管理逻辑：它接收来自微处理器的命令，控制CAN寄存器的地址，并为微处理器提供中断和状态信息。
（2）发送缓冲器：有13字节长。它位于CPU和位流处理器（BSP）之间，能存储一条将在CAN总线上发送的完整的报文，报文由CPU写入，由SBP读出。
（3）接收缓冲器（RXB、RXFIFO）：它是CPU和接收滤波器之间的接口，用来存储从CAN总线接收并通过了滤波的报文。接收缓冲器RXB是提供给CPU可访问的13字节的窗口，这个窗口是属于接收FIFO（RXFIFO）的一部分，共由64字节长。有了这个FIFO，可以在CPU处理一个报文的同时继续接收其他到来的报文。
（4）接收滤波器：它把报文头中的标识符和接收滤波寄存器中的内容进行比较，以判断文报文是否被接收。如果被接收，报文存入RXFIFO。
（5）位流处理器：它是一个控制发送缓冲器、RXFIFO并行数据和CAN总线（串行数据）之间数据的序列发生器，同时它也执行错误检测、仲裁、位填充和CAN总线错误处理功能。
（6）位定时逻辑不：它将SJA1000同步于CAN总线上的位流。
（7）错误管理逻辑：它按照CAN协议完成错误界定。
由于SJA1000与PCA82C2000兼容，因此SJA1000的缺省工作方式即基本CAN模式与82C200相同。下面介绍SJA1000工作在增强CAN模式（PeliCAN）下的寄存器配置。在初始化期间，芯片在复位模式（RESET MODE）时的寄存器配置如表1所列，在工作期间的运行模式（OPERATING MODE）下，部分寄存器的定义将有所更改，具体见表2。

表2 SJA1000寄存器配置（工作模式）

SJA1000的新增功能如下：
（1）支持CAN2.0B协议
SJA1000完全支持CAN2.0B协议，这意味着实现了扩展的振荡器容差和处理扩展帧报文，在基本CAN方式中，仅可发送和接收标准帧报文（11位标识符），若检测到CAN总线上的扩展帧报文（29位标识符），他们将允许，并在确认报文正确后给予应答，但不会产生接收中断。标识符作为报文的名称将被用于接收器的验收滤波过程中，同时在仲裁处理期间，也用来确定总线访问的优先权。标识符二进制数值愈低，其优先权愈高。
（2）扩展的接收缓冲器
利用SJA1000可将原有的PAC82C200双接收缓冲器被接收FIFO替代，并可用来存储来自CAN总线上被接收和滤波的报文，作为CPU能访问的一个FIFO的13字节窗口，接收FIFO总长度为64字节。通过FIFO，CPU可以在处理一个报文的同时接收其它报文。
（3）增强的错误处理能力
在增强CAN模式功能中，SJA1000为增强错误处理功能增加了一些新的特殊功能寄存器，包括：仲裁丢失捕捉寄存器（ALC），出错码捕捉寄存器（ECC），错误警告极限寄存器（EWLR），RX出错计数寄存器（RXERR）和TX出错计数寄存器（TXERR）等。借助于这些错误寄存器可以找到丢失仲裁位的位置，分析总线错误类型和位置，定义错失仲裁位的位置，分析总线错误类型和位置，定义错误警告极限值以及记录发送和接收时出现错误的个数等。
（4）增强的验收滤波功能
SJA1000带有验收滤波器功能，它的作用是自动检查报文中的标识符和数字节。通过设置滤波，与该总线节点不相关的一个报文或一组报文净不被SJA1000所接收，这样可以提高CPU的利用效率。在增强型CAN方式中，SJA1000还增加了单滤波方式和双滤波方式，可以对标准帧和扩展帧实现更复杂的滤波功能

2.2.2.2基于SJA1000的控制电路设计
控制器SJA1000作为本接口电路中的控制部分，应用本设计中，对于SJA1000和单片机的连接，引脚AD0~AD7是和89C51的输出输入脚P0.0～P0.7相接；SJA1000的片选信号脚/CS必须由微控制器的P2.7口控制否则这个片选输入必须接到VSS 也可以通过地址解码控制例如当地址/数据总线用于其他外围器件，ALE对应ALE，读/写输入脚/WR、/RD，/INT和单片机的/INT0连接，由于在该系统中要用到相同的时钟频率，所以我们要时钟信号引脚CLKOUT和单片机的XTAL1脚相连，达到频率一致的目的；而在复位信号的处理，可以在看门狗外围电路的RST信号输出后再通过和非门电路的相连，很好的实现了电路的复位作用。而对于控制器的收发引脚TX0，TX1与RX0，RX1，在本系统中TX0、RX0可和收发器82C250的TXD、RXD接通。同时，在和CPU接口中SJA1000 支持对两个著名的微型控制器系列的直接连接80C51 、68xx 。通过SJA1000 的MODE 引脚可选择接口模式Intel 模式 MODE 高；Motorola 模式 MODE 低。在Intel 模式和Motorola 模式里地址/数据总线和读/写控制信号的连接。本设计中，正是使用Intel模式。对SJA1000的Vdd1～Vdd3电源输入脚，外接上驱动+5V电压；而Vss1～Vss3输出接地。设计中，对SJA1000提供16Mkz的晶振。电路设计如下

图2-4 SJA1000控制电路

2.2.3 CAN总线收发电路设计

2.2.3.1CAN总线收发器82C250介绍
82C250是CAN控制器与物理总线间的接口，可以提供对总线的差动发送和接收能力，与IS011898标准完全兼容，并具有抗汽车环境下的瞬间干扰、保护总线的能力。为了提高系统的可靠性和抗干扰能力，在CAN控制器和CAN收发器之间采用光耦6N137进行隔离
PCA82C250提供对物理总线的符合CAN电气协议的差动发送和接收功能，另外，它具有的电流限制电路，还提供了对总线的进一步的保护功能。通过82C250与物理总线进行连接，可使总线支持多达110个节点的挂接。上图给出PCA82C250的功能方框图。对于CAN控制器及带有CAN总线接口的器件，82C250并不是必须使用的器件，因为多数CAN控制器均具有配置灵活的收发接口并允许总线故障，只是驱动能力一般只允许20～30个节点连接在一条总线上。而82C250支持多达110个节点，并能以1Mbps的速率工作于恶劣电气环境。

图2-5 82C250引脚结构

图2-6 PCA82C250配置
82C250有8个管脚，其封装形式在本设计中采用DIP形式，各引脚功能如表3：

表3 82C250引脚功能说明

表4 82C250真值
从表4中可看出，CAN总线驱动器82C250和RS485驱动器的主要区别在于传输信号的电平上。RS485驱动器的两个输出端分别向总线发送一对相异的电平，即一端为高电平，另一端则为低电平。而82C250输出端的电平不是相异的，在CANH端，它的两个状态是高电平和悬浮状态；而在CANL端，它的两个状态则分别为低电平和悬浮状态，这样一来即使多个节点同时向网络发送数据，也不会像RS485那样发生短路现象。