相关热词搜索：
CAN控制器SJA1000及其应用
CAN控制器SJA1000及其应用 关键词：CAN总线 SJA1000 单片机 1 SJA1000简介 SJA1000是PHILIPS公司早期CAN控制器PCA82C200的替代品，功能更强， 具有如下特点：①完全兼容PCA82C200及其工作模式，即BASICCAN模式；
②具有扩展的接收缓冲器，64字节的FIFO结构；
③支持CAN2.0B；
④支持11位和29位识别码；
⑤位速率可达1Mbit/s；
⑥支持peliCAN模式及其扩展功能；
⑦24MHz的时钟频率；
⑧支持与不同微处理器的接口；
⑨可编程的CAN输出驱动配置；
⑩增强了温度范围（-40℃～+125℃）。
图1 SJA1000内部结构 2 SJA1000内部结构 SJA1000的内部结构如图1所示，主要由接口管理逻辑IML、信息缓冲器（含 发送缓冲器TXB和接收缓冲器RXFIFO）、位流处理器BSP、接收过滤器ASP、 位时序处理逻辑BTL、错误管理逻辑EML、内部振荡器及复位电路等构成。IML 接收来自CPU的命令，控制CAN寄存器的寻址并向控制提供中断信息及状态信息。
CPU的控制经IML把要发送的数据写入TXB，TXB中的数据由BSP处理后经BTL 输出到CAN BUS。BTL始终监视CAN BUS，当检测到有效的信息头“隐性电平-控制电平”的转换时启动接收过程，接收的信息首先要由位流处理器BSP处理， 并由ASP过滤，只有当接收的信息的识别码与ASP检验相符时，接收信息才最终 被写入RXB或RXFIFO中。RXFIFO最多可以缓存64字节的数据，该数据可被CPU 读取。EML负责传递层中调制器的错误管制，它接收BSP的出错报告，促使BSP 和IML进行错误统计。
3 SJA1000的寄存器结构及地址分配 表1是工作在BASIC CAN模式下的SJA1000的寄存器结构及地址分配表。
CAN控制器工作模式的设定、数据的发送和接收等都是通过这些寄存器来实现的。
时钟分频寄存器OCR用于设定SJA1000工作于BASIC CAN还是PeliCAN，还用于 CLKOUT引脚输出时钟频率的设定，在上电初始化控制器时必须首先设定；
在工 作模式下，控制寄存器CR用于控制CAN控制器的行为，可读可写；
命令寄存器 CMR只读写；
状态寄存器SR只能读；
而IR、ACR、AMR、BTR0、BTR1、OCR 在工作模式下读写无意义。通常，在系统初始化时，先使CR.0=1，SJA1000进入 复位模式。在此模式下IR、ACR、AMR、BTR0、BTR1及OCR均可读可写，此 时设置相应的初值。当退出复位模式时，SJA1000即按复位时设定的相应情况工 作于工作模式，除非再次使芯片复位，否则上次设定的值不变。当需要发送信息 时，若发送缓冲器空闲，由CPU控制信息写入TXB，再由CMR控制发送；
当接 收缓冲器RXFIFO未满且接收信息通过ASP，则接收到的信息被写入RXFIFO。可 通过两种方法读取接收到的信息。一种方法是，在中断被使能的情况下，由 SJA1000向CPU发中断信号，CPU通过SR及IR可以识别该中断，并读取数据释放 接收缓冲器；
另一种方法是直接读取SR，查询RXFIFO的状态，当有信息接收时， 读取该信号自并释放接收缓冲器。当接收缓冲器中多条信息时，当前的信息被读 取后，接收缓冲器有效信号会再次有效，通过中断方式或查询方式可以再次读取 信息，查到RXFIFO中的信息被全部读出止。当RXFIFO已满，如还有信息被接收， 此接收信息不被保存，且发出相应的缓冲器溢出信号供CPU读取处理。
表1 SJA1000的寄存器结构及地址分配表 接 收 缓 冲 器4 CAN协议通信格式 CAN协议通信格式中有四种帧格式：数据帧、远程帧、出错帧和超载帧。
其中数据帧和远程帧的发送需要在CPU控制下进行，而出错帧和超载帧的发送则 是在错误发生或超载发生时自动进行的。因此人们更关心前两个帧的结构。数据 帧结构如图2所示。
一个完整的数据帧格式，除仲裁场、控制场、数据场外都是CAN控制器发送 数据时自动加上去的，而仲裁场、控制场、数据场则必须由CPU控制给出。用 SJA1000时，写出发送缓冲器的TXID0、TXID1即设定了相应的仲裁场和控制场。
TXID0即为仲裁场的高8位，TXID1的高3位为仲裁场的低3位，仲裁场共11位。
TXID1的第5位为RTR位，即远程请求位，在数据帧中为“0”；
TXID1低四位标示 数据场所含字节数的多少，称为DLC。RTR与DLC共同构成控制场。发送的数据 组成数据场，最多不超过8个字节。远程帧与数据帧的形式差别在于没有数据场。
除此形式上的差别外，在远程帧中RTR位须置“1”，表示请求数据源节点向它的 目的点（即发送远程帧的节点）发送数据。源节点接收到该帧后，把要发送数据 用数据帧发给目的节点，完成数据请求。CRC场与ACK场都是在低层次上为提高 传输的可靠性而自动进行的。任何帧与帧之间是帧间空间。
5 设计实例 5.1 整体设计思路 这里用SJA1000与AT89C51芯片设计一种具有通用性的工业测试控制，系 统的结构图如图3所示。
CAN总线是一种多主总线，理论上任何一个节点都可以作为主节点。在本 系统中设置与上位PC机相连的节点1和节点2为上位节点，其它节点为底层节点。
在任务比较简单的系统中，也可以只设置一台上位PC机，PC机通过串口与节点 上的CPU通信，CPU再与CAN控制器SJA1000通信，实现信息在CAN BUS上的发 送与接收。节点1与节点2的结构相同，而底层节点根据应用的不同具有不同的功 能。但它们都具有与CAN BUS通信的能力，上传数据和接收数据。
5.2 电路原理图节点1与节点2的原理图如图4所示。AT89C51通过MAX232与PC机串行通 信。设置SJA1000工作于Intel模式，由PC机发送的数据写入SJA1000并通过CAN 收发器发送。接收数据是通过中断进行的，CAN BUS的数据经CAN接口芯片 82C250接收并写入SJA1000的RXFIFO，然后通过中断提请CPU读取。读取的数 据由RS232口上传送给PC机。
在本系统中其它节点不与PC机通信，此时AT89C51除与SJA1000相接的口 线外还剩余口线，可以做其它用途。如用于数据的采集，则与A/D转换芯片相接 即可；
如与控制相关，则与控制口相接即可，这样一来可以灵活地构成各种系统。
5.3 软件设计 该系统的软件设计分为两方面：（1）PC机软件设计，可以用VC++、VB， 也可以使用工控软件完成。如只用于监视系统，设计的重点在于PC机与节点之 间的通信。（2）节点上CPU的软件设计。不论是节点1、2或是其它底层节点， 都要用到CAN通信，因此都要设置CAN控制器。其初始化的流程图如图5所示。
图4 节点1和节点2的电路原理图 具体的例程如下：
MOV DPTR，#CR ；
控制寄存器CR的地址送DPTR MOV A，#01H MOVX @DPTR，A ；
进入复位模式 MOV DPTR，#CDR MOV A，#00H MOVX @DPTR，A ；
选择BASIC CAN模式、时钟不输出 MOV A，#NODECODE MOVX @DPTR，A ；
节点号NODECODE写入ACR MOVX DPTR，#AMRMOV A，#00H MOV @DPTR，A ；
AMR置为0，当且仅当RXID0=ACR时接收数据。
MOV DPTR，#BTR0 ；
设定总线时序寄存器BTR0，系统采用12MHz晶振 MOV A，#85H ；
分频后总线时钟频率为2MHz MOVX @DPTR，A ；
同步跳转宽度为3tscl MOV DPTR，#BTR1 ；
设定总线时序寄存器BTR1 MOV A，#0B4H ；
位同步时间为1个tscl，采样开始位置TSEG1=5tscl MOVX @DPTR，A ;TSEG2=4tscl，每一位时间10tscl（200kHz），每位采 样3次 MOV DPTR，#OCR ；
设置输出控制寄存器 MOV A，#1AH ；
数据从TX0按正常输出模式同极性输出 MOV @DPTR，A ；
TX1不用 MOV DPTR，#CR ；
初始化完成，使控制器退出复位模式，进入工作模 式工作。
MOV A，#06H MOV @DPTR，A 该初始化程序使SJA1000工作在BASIC CAN模式下，CAN总线位速率为 200kHz。根据总线传输的距离不同速度可以调整。为提高其抗干扰性能，还可 以在SJA1000与CAN总线收发器之间加光隔。各节点CPU的其它软件设计应视节 点的功能而定，不再多述。
该系统用于城市区域交通中心信息采集及处理，已取得很好效果。由于传 输距离较远，设定速率为10kHz，但可靠性较强，系统成本低廉。
CAN总线以其优良的性能使其应用方兴未艾，以SJA1000为控制器构成各种CAN总线系统方便、简单、成本低廉，这也是开发与应用其它CAN总线产品 的基础。
