CAN总线地使用

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1、word CAN总线的使用 1、硬件连接方式 硬件电路如如下图所示： 图中，D1〔IL712〕是磁隔离器件，其作用为了使各下井仪之间实现电气隔离。各下井仪需要为D1提供两组＋5V电源，图中标为VCC1和VCC2。其中，VCC1为仪器部数字电源，提供应单片机C8051F041和其它数字电路；VCC2是隔离电源，用于给IL712和TJA1050供电，电源电流应大于75mA。 C1、C2为两组电源的滤波电容。D1的2脚与C8051F041〔图中未画〕的7脚〔CANTX〕直接连接，D1的3脚与C8051F041的6脚〔CANRX〕直接连

2、接。 D2〔TJA1050〕为CAN总线收发器，该器件应用VCC2供电。C3为该器件的滤波电容。D2的输出CANH〔6脚〕、CANL〔7脚〕直接连接到下井仪的总线上。 R1、R2、C4为CAN总线终端匹配电阻的接法，这三个器件只需要在处在下井仪串上下两端的仪器中需要。即：在某仪器中，如果CAN总线是贯穿线，如此不能连接这三个器件，反之，如果在该仪器中，如果CAN总线不是贯穿线，如此需要连接这三个器件。 输出的CANH和CANL应双绞。 2、软件使用方法 编程者应该熟悉以下两本资料： 《C8051F040/1/2/3/4/5/6/7混合信号

3、ISP FLASH微控制器数据手册》 《Bosch’s C_CAN User’s Manual》 在下井仪中建议采用C8051F041或C8051F040单片机，该单片机部集成了Bosch CAN控制器。以下简要介绍C8051F04x单片机和Bosch CAN控制器与其软件编程方法。 2.1 C8041F04x单片机SFR的分页机制 C8051F04x系列MCU对CIP－51核和外设有几项关键性的改良，提高了整体性能。其中与编程密切相关的一点是使用了SFR〔特殊功能存放器〕分页机制，允许器件将很多SFR映射到0X80～0XFF这个存储器空间。 C8051F04x器件使用了5个SFR页

4、：0、1、2、3和F。使用特殊功能存放器页选择存放器SFRPAGE来选择SFR页。因此，读、写一个SFR的步骤为： 1. 用SFRPAGE存放器选择相应的SFR页号。 2. 用直接寻址方式读、写特殊功能存放器。〔与以前的用法一样〕。 使用CAN控制器时，需要将SFRPAGE设置为1〔用指令mov sfrpage,#1〕。 编程中用到的其它特殊功能存放器可参看数据手册说明。 2.2 C8041F04x单片机中CAN相关特殊功能存放器 参看数据手册第201～203页。 2.2.1 CAN控制器存放器的访问方式 可以直接通过访问一般SFR方式访问的存放器共有6个： CAN0

5、 CAN控制存放器 CAN0STA CAN状态存放器 CAN0TST CAN测试存放器 CAN0ADR 存放器索引地址 CAN0DATH 数据字高字节 CAN0DATL 数据字低字节 其它CAN控制器存放器只能通过CAN0ADR、CAN0DATH、CAN0DATL访问。 访问方式：先向CAN0ADR中写入待访问CAN控制器存放器的索引号，然后通过CAN0DATH写入或读出高字节，通过CAN0DATL写入或读出低字节。 例如：0X5号存放器其中写入0X1234h，可采用以下三条指令： mov can0adr,#0x5 mov can0d

6、ath,#12h mov can0datl,#34h 对于某些索引地址，在向can0datl进展写入或读出操作后，can0adr有自动加1功能，因此必须向操作can0dath，再操作can0datl。 CAN0、CAN0STA、CAN0TST也有索引地址，也可以通过地址索引方式访问。 2.2.3 CAN控制器存放器组成 CAN控制器存放器可分为以下几类： 2.2.3.1 CAN控制器协议相关存放器 1 CAN控制存放器〔索引地址＝0x00〕 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 res res

7、res res res res res res Test CCE DAR CANIF EIE SIE IE Init r r r r r r r r rw rw rw r rw rw rw rw Test＝1 测试模式 Test＝0 正常工作模式 一般将Test位置0 CCE＝1时可以控制更改位定时存放器 一般将CCE位置0 DAR 禁止自动重发功能 使用中将该位置1 CANIF CAN中断标志 EIE 错误中断使能 SIE 状态中断使能 IE CAN中断使

8、能 Init 初始化时将该位置1，正常工作时将该位置0 2 CAN状态存放器〔索引地址＝0x01〕 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 res res res res res res res Res BOff EWarn EPass RxOK TxOK LEC r r r r r r r R r r r rw rw rw 该存放器反映CAN控制器的状态。 BOff 处于离线状态〔＝1〕 EWarn 警告状态〔＝1说明错误计数器中至少有一个达到

9、错误警告的极限值〕 EPass 处于被动错误状态 RxOK 自上次这位被清0后，又成功地收到一条消息 TxOK 自上次这位被清0后，又成功地发送一条消息 LEC CAN总线上最后一次错误的类型 3 CAN错误计数器〔索引地址＝0x02〕 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 RP REC6－0 TEC7－0 r R r RP 接收被动错误达到CAN协议规定的被动错误水平〔＝1〕 REC6－0 接收错误计数器，记录接收错误的次数 TEC7－0 发送错误计

10、数器，记录发送错误的次数 4 CAN位定时存放器〔索引地址＝0x03〕 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 res Tseg2 Tseg1 SJW BRP r rw rw rw rw 该存放器的设置与CAN总线通讯的波特率有关，各下井仪需统一设定，各位含义可参看CAN控制器用户手册。 5 CAN测试存放器〔索引地址＝0x04〕 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 res res res res res re

11、s res Res Rx Tx1 Tx0 Lback Silent Basic res res r r r r r r r R r rw rw rw rw rw r r 该存放器只有在CAN控制存放器中的Test位＝1时才有效，用于测试CAN总线的通讯功能，在正常工作时不使用。 6 CAN位定时扩展存放器〔索引地址＝0x06〕 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 res res res res res res res res res res

12、res res BRPE r r r r r r r r r r r r rw 该存放器的设置与CAN总线通讯的波特率有关，各下井仪需统一设定，各位含义可参看CAN控制器用户手册。 2.2.3.2 消息对象接口存放器 CAN控制器中有一块消息RAM，可以存储32条消息对象，每条消息对象中包含8字节有用数据与其它协议相关控制信息。CPU访问消息RAM中任何一条消息对象都必须通过消息对象接口存放器完成。 CAN控制器中共有两套消息对象接口存放器IF1和IF2。IF1和IF2除了在测试模式下的用法有所不同外，在正常工作时用法一样。可以将一套用于将数据写入消息

13、RAM，另一套用于从消息RAM中读取数据。 在此，只介绍IF1存放器组的用法。 1 IF1命令请求存放器〔索引地址＝0x08〕 Message Number为消息对象的编号，有效值为0x01～0x20，分别对应32个消息对象，用于设定要访问的消息对象的编号。 CPU向命令请求存放器中写入消息编号后，消息就在IF1存放器组与消息RAM之间开始传送。随着写操作，Busy位自动置1，传送过程完成后，Busy自动清0。 因此，必须在完成IF1存放器组中其它存放器的设置后，再向IF1命令请求存放器写入消息编号。 2 IF1命令掩码存放器〔索引地址＝0x09〕 IF1

14、命令掩码存放器中的控制位指定传输方向，并选择消息对象的哪些位作为数据传输的目的或源。 WR/RD 读/写 1 写：数据从IF1送到消息RAM中 0 读：数据从消息送到IF1 Mask 存取Mask位 1 传输Identifier Mask＋Mdir＋MXtd位 0 屏蔽位不变化 Arb 存取仲裁位 1 传输Identifier Mask＋Dir＋Xtd＋Msgval位 0 仲裁位不变化 Control 存取控制位 1 传

15、输控制位到消息RAM中 0 控制位不变化 ClrIntPnd 去除中断请求位 读操作时 1 去除消息RAM中的IntPnd位 0 不改变IntPnd位 在写操作时，此位被忽略 TxRqst/NewDat 存取传输请求位 读操作时 1 去除消息对象中的NewDat位 0 不改变NewDat位 写操作时 1 将传输请求位置1 0 不改变传输请求位 Data A 存取数据字节0－3 1 传输数据字节0－3 0 不改变数据字节0－3 Data B 存取数据字节4－7

16、1 传输数据字节4－7 0 不改变数据字节4－7 3 IF1掩码1〔索引地址＝0x0a〕、IF1掩码2〔索引地址＝0x0b〕 Msk28－Msk0 1 相应的位使用承受过滤 0 消息对象的ID号中对应位不用于承受过滤 MXtd 1 在承受过滤中使用扩展ID号 0 不使用扩展ID号 MDir 1 消息方向位Dir用于承受过滤中 0 消息方向位Dir在承受过滤中不使用 4 IF1仲裁1〔索引地址＝0x0c〕、IF1仲裁2〔索引地址＝0x0d〕 ID28－I

17、D0 消息对象的ID号 标准帧只使用ID28－ID18 MsgVal 1 该消息对象已经配置，消息处理器纳入处理 0 消息处理器不考虑该消息对象 Xtd 1 使用29位ID号〔扩展帧〕 0 使用11位ID号〔标准帧〕 下井仪器中一律采用标准帧 Dir 1 消息对象方向为发送，消息对象作为数据帧传送 0 消息对象方向为接收，收到匹配ID号的数据帧时，存储在该消息对象中 4 IF1消息控制〔索引地址＝0x0e〕 NewDat 1 消息处理器或CPU向消

18、息对象中写入了新的数据 MsgLst 1 CPU丢失了消息 IntPnd 1 该消息对象是中断源 UMask 1 使用屏蔽〔Msk28－Msk0，MXtd，Mdir〕作为承受过滤 TxIE 1 成功地发送一条消息 RxIE 1 成功地接收一条消息 RmtEn 1 远程帧使能 下井仪中不使用远程帧 TxRqst 1 该消息对象请求发送，尚未完成 Eob 1 单个的消息对象或一个FIFO缓存的最后一个消息对象 DLC3-0 数据长度 0－8 5 IF1数据A1、A2、B1、B2

19、 8字节有效数据 2.2.3.3 消息处理器存放器 这些只读存放器用于向CPU提供有关消息对象的信息 消息RAM中可以存储32条消息对象，每个消息对象都包含了2.2.3.2中说明的可与IF1交互的信息位。 消息处理器存放器的所有信息都是32位，每位分别对应一条消息对象。 1 发送请求1、发送请求2 1 说明该消息对象被请求发送，还没有完成发送 2 新数据1、新数据2 1 说明该消息对象中写入了新数据 CPU可以通过读取该位，检查哪个消息对象的数据局部被更新了。 3 中断标志1、中断标志2

20、 1 指明该消息对象是一个中断源 4 消息有效1、消息有效2 1 该消息已经配置好，消息处理器予以考虑 3、软件编程示例 软件编程需要实现三个功能： 1 初始化〔设定位定时存放器与消息对象〕 2 发送消息 3 读取接收的消息 3.1 初始化位定时存放器示例 mov sfrpage,#1 ; 将Sfrpage指向can0page页 mov can0,#41h ; init位＝1 CCE＝1 允许写位定时存放器 mov can0adr,#3 ; 地址存放器指向位定时存放器 mov

21、 can0dath,#18h ; 先写高字节 mov can0datl,#40h ; 位定时存放器设为0x1840 3.2 初始化接收消息对象示例 初始化对象的作用是设置消息对象需要实现的功能，即设置CAN控制器部的消息RAM中某个消息对象的各个位域值。 ① 设定该对象用于发送还是接收； ② 设定该对象接收或发送的ID号，如用于接收还需要设定是否使用承受过滤功能； 初始化对象通过IF1或IF2存放器组完成设置，首先确定要设置的消息对象的性质。 在此，假设初始化消息RAM〔共20个消息对象〕中的第一个对象，作用是只承受ID＝11的数据。假设我们用IF1存放器组设置消息对象

22、。 首先确定消息对象的各个位域的值： ID＝11 转换为2进制数为1011b 以下根据要求确定IF1各个存放器的值： ①IF1 Mask1〔掩码〕的值为 0000h 〔因为我们约定使用11位ID的标准帧，所以有用的ID位仅为ID28～ID18，Mask15－0为未用位，设为0〕 ②IF1 Mask2 的值为 1FFCh 〔含义：MXtd＝0 表示在承受过滤中不使用扩展ID号，MDir＝0 表示在承受过滤中不考虑数据传输方向，后面为11位1表示只承受与ID＝IF1Arb中设定ID号的数据帧，最后两位对应与ID17、ID16因未使用设为0〕 ③IF1 Arb1〔仲裁〕的值为0000h

23、〔理由同①〕 ④IF1 Arb2的值为 802Ch 〔含义：MsgVal＝1表示设置该消息RAM有效，如该位＝0，相当与该消息RAM不在使用中；Dir＝0表示设定为承受消息；后面为ID号×4的二进制数，因为最低两位为ID17、ID16〕 ⑤IF1消息控制值为 1088h 〔含义：UMask＝1表示设置消息过滤功能；Eob＝1表示该消息对象不属于一个FIFO；DLC3-0=8表示发送8字节数据，不影响接收过程，接收完成后，自动填充接收到的有效字节数〕。 ⑥ IF1命令掩码存放器值为00F0h 〔含义：WR＝1表示从IF1向消息RAM写；Mask＝1表示传输ID Mask＋Mdir＋MXt

24、d到消息对象中；Arb＝1表示传输ID＋Dir＋Xtd＋Msgval到消息对象中；Control＝1表示传输控制位到消息对象中〕 ⑦IF1命令请求存放器值为0001h〔含义传送IF1存放器组容到第一个报文对象中；这个存放器必须在设置完IF1的其它存放器后再写，因为一旦向这个存放器中写入值后，IF1存放器组与消息RAM就开始交换数据了。 以下是程序代码： mov sfrpage,#1 mov can0adr,#9 mov can0dath,#00h ; 这句可以省略 mov can0datl,0f0h ;

25、 执行完后can0adr自动加1 mov can0dath,#0 mov can0datl,#0 mov can0dath,ifxmask2h mov can0datl,ifxmask2l mov can0dath,#0 mov can0datl,#0 mov can0dath,1fh mov can0datl,fch mov can0dath,00h mov can0datl

26、,00h mov can0dath,#80h mov can0datl,#2ch mov can0dath,#10h mov can0datl,#08h mov can0adr,#8 mov can0dath,#00h ; 这句可以省略 mov can0datl,#01h 3.3 读取消息示例 在此，假设上述设置中，消息RAM中的第一个对象中收到了新的数据，可通过以下程序读取。 在此，我们只通过IF2存放器组读取数据，而不考虑其

27、它位的读取。将读取的8字节数据放在30h～37h单元中，有效字节个数放在38h单元中。 mov sfrpage,#1 mov can0adr,#21h mov can0dath,#00h ; 这句可省略 mov can0datl,#1fh mov can0adr,#20h mov can0dath,#00h ; 这句可省略 mov can0datl,# 01h here: mov a,can0dath acc.7,here ; 等待传送完成 mov can0adr,#26h mov a,can0datl anl a,#0f

28、h mov 30h,can0dath mov 31h,can0datl mov 32h,can0dath mov 33h,can0datl mov 34h,can0dath mov 35h,can0datl mov 36h,can0dath mov 37h,can0datl 3.4 初始化发送消息对象示例 在此，假设初始化消息RAM〔共20个消息对象〕中的第一个对象，作用是发送ID＝11的数据。假设我们需要发送8字节数据，用IF1存放器组设置消息对象。 首先确定消息对象的各个位域的值： ID＝11 转换为2进制数为1011b 以下根据要求确定IF1各个

29、存放器的值： ①IF1 Mask1〔掩码〕的值对于发送无作用，可以不设置 ②IF1 Mask2的值对于发送无作用，可以不设置 ③IF1 Arb1〔仲裁〕的值为0000h〔理由同①〕 ④IF1 Arb2的值为 A02Ch 〔含义：MsgVal＝1表示设置该消息RAM有效，如该位＝0，相当与该消息RAM不在使用中；Dir＝1表示设定为发送消息；后面为ID号×4的二进制数，因为最低两位为ID17、ID16〕 ⑤IF1消息控制值为 0088h 〔含义： Eob＝1表示该消息对象不属于一个FIFO；DLC3-0=8表示发送8字节数据，如果发送小于8字节数据，如此该为相应值〕。 ⑥ IF1命

30、令掩码存放器值为00b0h 〔含义：WR＝1表示从IF1向消息RAM写； Arb＝1表示传输ID＋Dir＋Xtd＋Msgval到消息对象中；Control＝1表示传输控制位到消息对象中〕 ⑦IF1命令请求存放器值为0001h〔含义传送IF1存放器组容到第一个报文对象中；这个存放器必须在设置完IF1的其它存放器后再写，因为一旦向这个存放器中写入值后，IF1存放器组与消息RAM就开始交换数据了。 以下是程序代码： mov sfrpage,#1 mov can0adr,#9 mov can0dath,#00h ; 这句可以省略

31、 mov can0datl,0b0h ; 执行完后can0adr自动加1 mov can0adr，#0ch mov can0dath,#0 mov can0datl,#0 mov can0dath,0a0h mov can0datl,2ch mov can0dath,00h mov can0datl,88h mov can0adr,#8 mov can0dath,#00h ; 这句

32、可以省略 mov can0datl,#01h 3.5 发送消息示例 在此，假设上述设置中，用消息RAM中的第一个对象发送数据。 在此，我们通过IF1存放器组发送数据。将读取的8字节数据放在30h～37h单元中，有效字节个数放在38h单元中。 mov sfrpage,#1 mov can0adr,#09h mov can0datl,#97h mov can0adr,#0eh mov can0dath,#01h

33、 mov a,38h orl a,#80h mov can0datl,a mov can0dath,30h mov can0datl,31h mov can0dath,32h mov can0datl,33h mov can0dath,34h mov can0datl,35h mov can0dath,36h mov can0datl,37h mov can0adr,#08h mov can0dath,#00h ; 这句可省略 mov can0datl,# 01h 执行完后，CAN控制器便开始自动发送数据。 11 / 11