CAN總線(xiàn)系統設計

科技信息O計算機與信息技術(shù)OSCIENCE INFORMATION2007年第 10期CAN總線(xiàn)系統設計梁紅'曾春年2(1.武漢理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院湖北武漢430070;2.武漢理 工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院湖北武漢430070)摘要:介紹CAN控制器SJA1000的Pelican模式。詳細解說(shuō)了SJA1000驗收濾波器原理和設置的方法。關(guān)健詞:CAN總線(xiàn);SJA1000;Pelican;驗收濾波器1.引言管它們是什么值。CAN(控制器局城網(wǎng)),可用于設備監測及控制,它結構簡(jiǎn)單,系統當收到的是擴展幀,用于驗收的位是29位ID和RTR位,用到了靈活,采用非破壞性總線(xiàn)仲裁技術(shù)來(lái)處理節點(diǎn)沖突,是一-種很有前途ACRO, ACRI ,ACR2和ACR3的高五位共29位。比如下面這個(gè)例子可的現場(chǎng)總線(xiàn)。SIA1000是- - 款獨立的CAN控制器，它是PHIUPS半以得到 -組擴展幀的信息，這組擴展幀的11位基本D是0110 0010導體PCA82C200 CAN控制器的替代產(chǎn)品.與PCA82C200相比,它新000, 18位擴展ID是x011xxx11010。(ACR3和AMR3的低2位增了Pelican模式，支持最新的CAN2.0B協(xié)議。是常用于構建CAN節沒(méi)有 使用):點(diǎn)的元件。在應用方面,最重要的就是對它的驗收濾波器的理解和設11位ID18位擴展ID置,下面將針對其Pelican模式進(jìn)行詳細的解說(shuō)”。2.驗收濾波器RTR在CAN上傳輸的每個(gè)報文都有一一個(gè)ID,這個(gè)ID用來(lái)定義所傳輸的報文的內容,它不帶有任何關(guān)于目的地的信息,任何對此報文感興ACR| 0110 0010 | 000X 0010 | 1101 xXX 1101 0XX趣的節點(diǎn)都可以通過(guò)對自己驗收濾波器的設置來(lái)接收它。ID的分配由用戶(hù)定義，比如我們可以定義0x10為發(fā)動(dòng)機轉速信息,0x11為發(fā)動(dòng)AM[ 0000 0000 10001 000 0000 111 000 0111 ]機負荷信息，當帶有這樣ID的報文在CAN上傳輸時(shí).想得到發(fā)動(dòng)機轉速信息的節點(diǎn)就把自已的驗收代碼寄存器的值設為0x11,想得到圖2發(fā)動(dòng)機負荷信息的節點(diǎn)則把這個(gè)值設為0x11。CAN就是通過(guò)這個(gè)方法柬完成信息的傳輸的。2.2雙濾波器格式在某些情況下 ,有必要用到雙濾波器，比如，SJA1000配置有一個(gè)多功能的驗收濾波器,由8個(gè)8位寄存器組’如果想接收的報文是01000010000和01100000000。如果用單濾波成，它們是驗收代碼寄存器(ACRO, ACRI, ACR2和ACR3)和驗收屏器 ,只能這樣設:蔽寄存器(AMR1 ,AMR2.AMR3和AMR4)。ACR的作用是設置想要的ACR [ 01X0 00x0 000X XXX XXX XxX I XXX XxX j報文內容(通過(guò)ID識別),ID的每-位必須和ACR的位值相同。但如果只有ACR,每個(gè)節點(diǎn)只能固定的接收- - 種報文內容,當一個(gè)節點(diǎn)同AMR 0010 0000 111111 111111 1111時(shí)想得到兩種信息，比如，上例中的轉速和負荷信息這個(gè)節點(diǎn)都需要,就無(wú)能為力了。為了解決這個(gè)問(wèn)題,就用AMR屏蔽ACR的某些位,在團3這些位上,ID可以為任意值。這樣可以接收自己想要的一類(lèi)報文。具體的實(shí)現過(guò)程是用于驗收的每一- 位和ACR對應位做異或運這種情況下，四種ID可以被該節點(diǎn)接收:010000100000110算。這個(gè)結果取非后和AMR對應位做或運算，最終的結果如為邏輯0010 000.0100 000 000 0110 000 0000而不是所要求的兩種ID.這1,則這一位就被接收了。ID 的所有位被接收,才算通過(guò)濾波。個(gè)時(shí)候就必須用雙濾波器。所謂雙濾波器,是把四個(gè)濾波器分成兩部濾波器的模式在對SJA100初始化時(shí)是可以選擇的,可選擇單濾分 ,分別濾波.ID被任何-個(gè)濾波器接收。就會(huì )進(jìn)人接收FIFO。這也分波器格式和雙速波器格式，用不同的濾波器格式，報文中用于濾波的為接收的 足標準帖還冠擴展觸兩種情況。位是不一樣。除了濾波器格式,濾波的位還取決于收到的報文是標準如果接收的是標準幀，第-個(gè)濾波器驗收11位ID、RTR位和第幀還是擴展幀。通過(guò)濾波的報文就進(jìn)人對應節點(diǎn)的接收FIFO。個(gè)數據字節,第二個(gè)濾波器只驗收11位ID和RTR位。濾波器1為(在以下的說(shuō)明中,X是被屏蔽的位.被屏藏的ACR位,在設置時(shí)ACRO 所有位.ACR1所有位和ACR3的低四位,濾波器2為ACR2所取0取1都可:x是無(wú)關(guān)位，無(wú)論報文在這一- 位為何值，都能被接收有位 和ACR3高四位,象上面的那個(gè)例子,用雙濾波器模式就應該這樣設:2.1單濾波器格式當收到的是標準幀時(shí) ,用于驗收的位為11位ID.RTR位和前兩個(gè)數據字節。但由于濾波針對的只是ID,在設置時(shí)，只用設置驗收濾波器ACRO和ACRI的商三位，其他的位通過(guò)對I RTRAMR相應位設1屏蔽掉。比如當前節點(diǎn)想要得到的是ID為10000010000和ID為10100010000標準幀，那么應該這樣設置(ACR1ACR [ 0100 0010 I 000X XXXxX I 0110 0000 T 000X XXX ]和AMR1的低4位沒(méi)有使用):ANR[ 00000 000 I 0001 111 00000 0000 I 0001 1111 ]前兩位數據字節圖ACR [10x0 0010 I 0 XXX [XXX XXX Xxxx xx這樣就可以得到想要的結果了。中國煤化工-CRO和ACRI,濾波器2為ANR [0010 000 T00011111 11111111ACR2本ID和18位擴展ID的最圈1高5YH。CNMHGn收廣限必打辰頓1:n世基平1w為uIwIU 000,18位擴展ID為ACRO的第三位被屏蔽了,所以 ID在這位上無(wú)論是0是1都被接1000xxxxxxxx擴展幀2:11位基本ID為0110 0000 000,18位擴展ID為收,同樣的道理,AMR把RTR位,數據1和數據2都屏蔽了,而不去0000xxxxxxxx(下轉第34頁(yè))科技信息O計算機與信息技術(shù)OSCIENCE INFORMATION2007年第10期4.1 SOPC系統(包含FPGA .SDRAM和FLASH)36 ,Total RAM bits 165,888 .mbedded multipliers 18 ,PLIs 2，這個(gè)部分的主要功能是,整個(gè)系統的運行控制，,發(fā)送脈沖的寬度， Maximun user I/0 pins 138。 資源使用情況如圖6-1;輻度控制.等效采樣的實(shí)現,采樣數據的分析處理和輸入輸出設備的ne Stete控制。6.0Build 178 0V/27/2000 SJ 2all Varsien4.2外圍模擬電路(包含脈沖收發(fā)電路和AD采樣)這個(gè)部分的主要功能是將SOPC控制下的發(fā)送脈沖信號轉換為20.SBAN J1213實(shí)際模擬信號發(fā)出，,同時(shí)基準信號的反射脈沖進(jìn)行放大處理,再進(jìn)入AD采樣,并同時(shí)將采樣結果存入數據存儲器中。4.3輸人輸出設備(按鍵和液晶)3,184/8,250 (39%)這個(gè)部分的主要功能是，人機交互。按鍵實(shí)現輸入波速設置,范圍設置和增益設置,液晶顯示操作提示和脈沖測量結果的波形。17/10(51)5.軟件部分設計4.0801 165,80 (28年)CPU采用內嵌Nios II處TeeaL理器,可以根據需要,設置功能，在FPGA(EP2C8Q208C8)圈6-1 FPGA 資源使用情況中,只需超低的價(jià)格(最低35美分)就可實(shí)現。在單個(gè)(2)使用本系統對200米線(xiàn)的斷線(xiàn)混線(xiàn)測試四次,測試結果一致,FPCA中實(shí)現處理器、外設、Tyes如圖6-2:存儲器和1/o接口,可以降低斷線(xiàn)情況:400系統總體成本。在集成開(kāi)發(fā)環(huán)境(IDE)中.可直接用C語(yǔ)言或C++開(kāi)發(fā)。整體軟件流混線(xiàn)情況:程圖如圖s:5.1實(shí)時(shí)采樣的實(shí)現自自自自自實(shí)時(shí)采樣中，為了使采距離200米增益28直圍樣得到的波形盡量精確，系.[發(fā)量沖圖6-2測試結果統將測量距離大于1600米的采樣頻率確定為9入采樣數E測試功能正常,成本低康,性?xún)r(jià)比高,有廣闊的市楊空間.C12.5MHz,該頻率由FPGA內部鎖相環(huán)產(chǎn)生,輸出至AD芯參考文獻片時(shí)受內部CPU控制通斷，[1韓伯峰等，智能電力電纜故障測試僅及其測試方法，中國未測試時(shí)不輸出,按測試鍵LCD 是示92110989.1994年3月30日.后輸出,降低功耗。圖5軟件流程團[2]景松現等,新型電纜故障定位儀,中國9324366.1995年1月25.5.2等效采樣的實(shí)現當測量距離小于1600米時(shí),要達到相應的精度,必須提高采樣頻[3]樸珍培等時(shí)-頓城反射儀的裝置及方法.韓國03816058 ,20050年9率,對應測量范圍的采樣穎率由內部鎖相環(huán)和分額器產(chǎn)生.將采樣頻月7日率轉換為時(shí)延At,CPU根據輸人的測量范圍選通相應的時(shí)延Ar,并觸[4]李金平等一種電纜故障定位系統及其方法,中國2010177.,發(fā)發(fā)脈沖電路,第-次經(jīng)等效采樣次數(n)個(gè)At延時(shí)后發(fā)出,同時(shí)進(jìn)2006年8月16日.行一次12.SMHz采樣,前次采樣完成后.重新觸發(fā)發(fā)脈沖電路,并提前[5]周松 等編著(zhù)(現代DSP技術(shù))西安電子科技大學(xué)出版社,003年.一個(gè)Ot發(fā)出，繼續-次12.5MHz采樣，如此下去直到完成n次。如[6]任愛(ài)鋒等編著(zhù)《基于FPGA的嵌人式系統設計)西安電子科技大學(xué)200MHz的等效采樣需進(jìn)行n=16次。出版社2005年.5.3整體軟件流程介紹[7]張曄編著(zhù),.信號時(shí)頻分析及應用-信息與通信技術(shù)),哈爾濱工業(yè)開(kāi)機初始化，顯示主界面，- 直處于按鍵檢測狀態(tài).如果有按健按大學(xué)出 版社206年下,經(jīng)按鍵處理電路識別按鍵,并進(jìn)入相應功能.如顯示電量波速設[8][美]. 科恩編著(zhù),白居憲譯(時(shí)-顆分析:理論與應用》.西安交通大置、范圍設置增益設置和功能測試:預設置完成進(jìn)人功能測試,由硬學(xué)出版社.1998年件電路自動(dòng)完成發(fā)送脈沖和反射脈沖檢測,AD轉換,將數據送入軟核[9]胡昌華等編著(zhù)<基于MATLAB的系統分析與設計+--時(shí)頓分 析>.進(jìn)行數據處理,最后將結果顯示在液晶屏上。西安電子科技大學(xué)出版社2002年.6.應用實(shí)例分析[10]周渭等編著(zhù)《時(shí)頻測控技術(shù))西安電子科技大學(xué)出版社2006年.(1)本設計中FPCA采用CYCLONE II系列的EP2C8Q208C8 ,其資源情況:LEs 8.256. M4K RAM bloks (4Kbis plus 512 parity bis)(上接第32頁(yè))由于CAN總線(xiàn)不同于其他總線(xiàn)的那種帶有目的地地址的信息傳輸方式,它每個(gè)節點(diǎn)的濾波設置是很重要的功能.通過(guò)對報文的謔波11位ID18位ID即可實(shí)現點(diǎn)對點(diǎn),點(diǎn)對多點(diǎn)和全局廣播等方式傳輸數據。面SJA1000的Pelican模式新增的雙濾波器模式和擴展幀的過(guò)濾使節點(diǎn)的濾波變的更加靈活。(ACR 0100 00101 00 0000110 0000 I 000 0100 ]中國煤化工[1]鄔C N M H G北京:北京航空航天大學(xué)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.結論[3 ]PHILIPS Semiconductors公司. Data Sheet SJA1000.萬(wàn)有數據