CAN总线控制器SJA1000
CAN总线控制器SJA1000
- 1.CAN总线
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- 1.1仲裁过程
- 1.2控制段
- 1.3数据段
- 1.4CRC段
- 1.5ACK段
- 1.6远程帧
- 2.滤波器设置
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- 2.1单滤波器设置
- 2.2双滤波器设置
- 3.初始化设置
- 参考资料
1.CAN总线
控制器局域网总线（CAN，Controller Area Nerwork）是一种用于实时应用的串行通讯协议总线，它可以使用双绞线来传输信号，是世界上应用最广泛的现场总线之一。CAN协议用于汽车中各种不同元件之间的通信，以此取代昂贵而笨重的配电线束。该协议的健壮性使其用途延伸到其它自动化和工业应用。
CAN总线控制器分为两种，一种是可以直接与MCU连接的控制芯片（如sja1000)，另一种是集成在SOC中适用APB总线接口的CAN IP。
MCU控制的CAN总线系统结构如下所示。
CAN-bus通信帧共分为数据帧、远程帧、错误帧、过载帧和帧间隔五种类型。数据帧由结构上由7个段组成，其中根据仲裁段ID码长度的不同，分为标准帧（CAN2.0A）和扩展帧（CAN2.0B）。
在CAN总线上，默认保持高电平，只要有一个节点发出低电平，总线上的电平就变为低电平，只有当所有节点保持为电平时，总线上才会保持为高电平。所以，显性为低电平，隐性为高电平。
帧起始和帧结束用于界定一个数据帧，无论是标准帧还是拓展帧，都有帧起始和帧结束。
1.1仲裁过程
仲裁有三大规则：
1.帧ID值越小，优先级越高。
2.数据帧优先级比远程帧优先级高。
3.标准帧优先级比拓展帧高。
1.2控制段
1.3数据段
1.4CRC段
1.5ACK段
1.6远程帧
2.滤波器设置
CAN总线的滤波器设置就像给总线上的节点设置了一层过滤网，只有符合要求的CAN信息帧才可以通过，其余的一概滤除。
在验收滤波器的帮助下，只有当接收信息中的识别位和验收滤波器预定义的值相等时，CAN 控制器才允许将已接收信息存入RXFIFO。
验收滤波器由验收代码寄存器(ACRn)和验收屏蔽寄存器AMRn 定义，要接收的信息的位模式在验收代码寄存器中定义，相应的验收屏蔽寄存器允许定义某些位为“不影响”，即可为任意值。
在SJA1000复位模式下，设置寄存器CDR.7为“0”，即设置CAN控制器SJA1000工作于BasicCAN模式，CDR.7为1，即Pelican模式。
有两种不同的过滤模式可在模式寄存器中选择MOD.3， AFM。
单滤波器模式：AFM 位是1；
双滤波器模式：AFM 位是0。
2.1单滤波器设置
(1)接收CAN标准帧时单滤波器配置：
对于标准帧，11位标识符、RTR位、数据场前两个字节参与滤波；
对与参与滤波的数据，所有AMR为0的位所对应的ACR位和参与滤波数据的对应位必须相同才算验收通过；
如果由于置位RTR=1 位而没有数据字节，或因为设置相应的数据长度代码而没有或只有一个数据字节信息，报文也会被接收。对于一个成功接收的报文，所有单个位在滤波器中的比较结果都必须为“接受”；
注意AMR1 和ACR1 的低四位是不用的，为了和将来的产品兼容，这些位可通过设置AMR1.3、AMR1.2 、AMR1.4和AMR1.0 为1 而定为“不影响”。
举例：如何设置单滤波，接收标识符为0000 1010 010的CAN标准帧？
在SJA1000复位模式下，设置寄存器CDR.7为“1”，即设置CAN控制器SJA1000工作于PeliCAN模式。
设置模式寄存器的验收滤波器模式位（AFM）为１，选择单滤波器模式；
设置验收代码寄存器ACR0=0x0A、ACR1=0x40、ACR2=ACR3=0x00；
根据单滤波器时信息帧与滤波器的位对应关系，将需要参与滤波的信息位对应的验收屏蔽寄存器位设置为0，设置AMR0=0x00，AMR1=0x0F、AMR2=AMR3=0XFF；
如此设置，SJA1000接收标识符ID.28~ID.18为0000 1010 010的CAN标准帧。
(2)接收CAN扩展帧时单滤波器配置：
对于扩展帧，29位标识符和RTR位参与滤波；
对与参与滤波的数据，所有AMR为“０”的位所对应的ACR位和参与滤波数据的对应位必须相同才验收通过滤波；
必须注意的是AMR3和ACR3的最低两位是不用的。为了和将来的产品兼容，这些位应该通过置位AMR3.1和AMR3.0为“1”来定为“不影响”。
举例：如何设置单滤波，接收标识符ID.28~ID.0为0000 1010，0100 1010,0110 1011，1110 1的CAN扩展帧？
在SJA1000复位模式下，设置寄存器CDR.7为“1”，即设置CAN控制器SJA1000工作于PeliCAN模式。
设置模式寄存器的验收滤波器模式位（AFM）为１，选择单滤波器模式；
设置验收代码寄存器ACR0=0x0A、ACR1=0x4A、ACR2=0x6B、ACR3=0XE8；
根据单滤波器时信息帧与滤波器的位对应关系，将需要参与滤波的信息位对应的验收屏蔽寄存器位设置为0，设置AMR0=0x00，AMR1=0x00、AMR2=0x00、AMR3=0X03；
2.2双滤波器设置
这种配置可以定义两个短滤波器，由４个ACR和４个AMR构成两个短滤波器。总线上的信息只要通过任意一个滤波器就被接收。
滤波器字节和信息字节之间位的对应关系取决于当前接收的帧格式。
(1)接收CAN标准帧时双滤波器配置：
如果接收的是标准帧信息，被定义的两个滤波器是不一样的。
第一个滤波器由ACR0、ACR1、AMR0、AMR1以及ACR3、AMR3低4位组成，11位标识符、RTR位和数据场第1字节参与滤波；
第二个滤波器由ACR2、AMR2以及ACR3、AMR3高4位组成，11位标识符和RTR位参与滤波。
为了成功接收信息，在所有单个位的比较时，应至少有一个滤波器表示接受。RTR 位置位“1”或数据长度代码是“0”，表示没有数据字节存在；只要从开始到RTR 位的部分都被表示接收，信息就可以通过滤波器1。
如果没有数据字节向滤波器请求过滤，AMR1和AMR3的低4位必须被置为“1”，即“ 不影响”。此时，两个滤波器的识别工作都是验证包括RTR 位在内的整个标准识别码。
举例：如何设置双滤波，接收标识符ID.28~ID.18为0000 1010，010或ID.28~ID.18为01101011，111，且DATA Byte1 = 0x55 的两类CAN标准帧？
在SJA1000复位模式下，设置寄存器CDR.7为“1”，即设置CAN控制器SJA1000工作于PeliCAN模式。
设置模式寄存器的验收滤波器模式位（AFM）为0，选择双滤波器模式；
滤波器1配置为：
ACR0=0x0A、ACR1=0x45、ACR3(bit3-bit0)=0x5；
AMR0= 0x00、AMR1=0x00、AMR3(bit3-bit0)=0x0；
滤波器2配置为：
ACR2= 0x6B、ACR3(bit7-bit4)=0xE;
AMR2=0x00、 AMR3(bit7-bit4)= 0x0；
(2)接收CAN扩展帧时双滤波器配置：
如果接收到扩展帧信息，定义的两个滤波器是相同的。
第一个滤波器由ACR0、ACR1和AMR0、 AMR1构成；
第二个滤波器由ACR2、ACR3和AMR2、 AMR3构成；
两个滤波器都只比较扩展识别码的前两个字节，即29位标识符中得高16位。
为了能成功接收信息，所有单个位的比较时至少有一个滤波器表示接收。
举例：如何设置双滤波，接收标识符ID.28~ID.13为0000 1010，0100 1010和ID.28~ID.13为0110 1011，1110 1001的两类CAN扩展帧？
在SJA1000复位模式下，设置寄存器CDR.7为“1”，即设置CAN控制器SJA1000工作于PeliCAN模式。
设置模式寄存器的验收滤波器模式位（AFM）为0，选择双滤波器模式；
设置验收代码寄存器ACR0=0x0A、ACR1=0x4A、ACR2=0x6B、ACR3=0XE9；
根据双滤波器时信息帧与滤波器的位对应关系，将需要参与滤波的信息位对应的验收屏蔽寄存器位设置为0，设置AMR0=0x00，AMR1=0x00、AMR2=0x00、AMR3=0X00
3.初始化设置
在对CAN控制器进行初始化设置时，必须先设为复位模式。
（1）置位模式寄存器Bit0位进入复位模式；
（2）设置时钟分频寄存器选择时钟频率、CAN模式；
（3）设置验收滤波，设定验证码和屏蔽码；
（4）设置总线定时器寄存器0、1设定CAN波特率；
（5）设置输出模式；
（6）清零模式寄存器Bit0位退出复位模式；
（7）发送数据时，需要设置CMR寄存器，配置发送请求或者自测试请求，然后将发送数据写入发送buffer（在写入时，需要查看状态寄存器，发送buffer是否为释放状态，如果是在锁定状态写入数据，那么数据会丢失，并没有任何提醒！）；接收数据时，将数据从接收buffer读取后，需要设置CMR寄存器，释放接收buffer，这样才可以读取后面的数据。
初始化代码如下所示：
参考资料
1.CAN总线系列讲座第六讲——SJA1000的滤波器设置
2.CAN-bus现场总线基础教程【第3章】CAN控制器驱动-SJA1000初始化(11)
3.CAN协议，系统结构和帧结构