CAN总线通讯实验

CAN总线通讯实验

一、实验目的

１．掌握UP-NetARM2410经典版上的CAN总线通讯原理。

２．学习编程实现MCP2510的CAN总线通讯。

３．掌握查询模式的CAN总线通讯程序的设计方法。

二、实验内容

学习CAN总线通讯原理，了解CAN总线的结构，阅读CAN控制器MCP2510的芯片文档，掌握MCP2510的相关寄存器的功能和使用方法。编程实现UP-NetARM2410-CL之间的CAN总线通讯：

两个UP-NetARM2410-CL通过CAN总线相连接。ARM监视串行口，将接收到的字符发送给另一个开发板并通过串口显示（计算机与开发板是通过超级终端通讯的）。即按PC 键盘通过超级终端发送数据，开发板将接收到的数据通过CAN总线转发，再另一个PC的超级终端上显示数据。

三、预备知识

1、用EW ARM集成开发环境，编写和调试程序的基本过程。

2、ARM应用程序的框架结构。

3、会使用Source Insight 3 编辑C语言源程序。

4、了解CAN总线。

四、实验设备及工具

硬件：ARM嵌入式开发平台、用于ARM920T的JTAG仿真器、PC机Pentium100以上，CAN通讯电缆。

软件：PC机操作系统Win2000或WinXP、EW ARM集成开发环境、仿真器驱动程序、超级终端通讯程序

五、实验原理及说明

1．CAN总线概述

CAN全称为Controller Area Network，即控制器局域网，是国际上应用最广泛的现场总线之一。最初，CAN总线被设计作为汽车环境中的微控制器通讯，在车载各电子控制装置ECU之间交换信息，形成汽车电子控制网络。比如，发动机管理系统、变速箱控制器、仪表装备、电子主干系统中均嵌入CAN控制装置。

一个由CAN总线构成的单一网络中，理论上可以挂接无数个节点。但是，实际应用中节点数目受网络硬件的电气特性所限制。例如，当使用Philips P82C250 作为CAN 收发器时，同一网络中允许挂接110个节点。

CAN可提供高达1Mbit/s的数据传输速率，这使实时控制变得非常容易。另外，硬件的错误检定特性也增强了CAN的抗电磁干扰能力。

CAN的主要优点包括：

◆低成本

◆极高的总线利用率

◆很远的数据传输距离(长达10公里)

◆高速的数据传输速率（高达1Mbit/s）

◆可根据报文的ID决定接收或屏蔽该报文

◆可靠的错误处理和检错机制

◆发送的信息遭到破坏后可自动重发

◆节点在错误严重的情况下具有自动退出总线的功能

◆报文不包含源地址或目标地址仅用标志符来指示功能信息优先级

2．CAN总线的电气特性

CAN能够使用多种物理介质进行传输，例如：双绞线、光纤等。最常用的就是双绞线。信号使用差分电压传送，两条信号线被称为CAN_H和CAN_L，静态时均是2.5V左右，此时状态表示为逻辑1也可以叫做“隐性”。用CAN_H比CAN_L高表示逻辑0，称为“显性”。此时，通常电压值为CAN_H=3.5V和CAN_L=1.5V。当“显性”位和“隐性”位同时发送的时候，最后总线数值将为“显性”。这种特性，为CAN总线的总裁奠定了基础。

CAN总线的一个位时间可以分成四个部分：同步段，传播段，相位段1和相位段2，每段的时间份额的数目都是可以通过CAN总线控制器（比如MCP2510）编程控制的，而时间份额的大小tq由系统时钟tsys和波特率预分频值BRP决定：tq=BRP/tsys。如下图所示：

图9-1 CAN总线的一个位时间

上述四个部分的设定和CAN总线的同步、仲裁等信息有关，请读者参考CAN总线方面的相关资料。

3．CAN总线的MAC帧结构

如下图所示，CAN总线的帧数据有两种格式：标准格式和扩展格式。

图9-2 CAN总线的帧数据

注：MCP2510中，同时支持上述两种CAN总线的帧格式。

4．UP-NETARM2410-CL上的CAN总线控制器MCP2510

UP-NETARM2410-CL上采用MicroChip公司的MCP2510 CAN总线控制器。其特点如下：

◆支持标准格式和扩展格式的CAN数据帧结构

◆ 0-8字节的有效数据长度，支持远程帧

◆最大1Mbps的可编程波特率

◆两个支持过滤器（Fliter、Mask）的接收缓冲区，三个发送缓冲区

◆支持回环（Loop Back）模式

◆ SPI高速串行总线，最大5MHz（4.5V供电）

◆ 3V到5.5V供电

平台间的连接方式是将要用于通信的平台的CAN_H和CAN_H相连，CAN_L和CAN_L相连。

系统中，S3C2410X通过SPI同步串行接口和MCP2510相连。MCP2510的片选信号，通过接在S3C2410X的GPH0上来控制。

通过定义如下宏实现MCP2510的片选：

#define MCP2510_Enable() GPHDAT=GPHDAT&0x7fe

#define MCP2510_Disable() GPHDAT=GPHDAT|0x01

上述的两个宏定义就是对GPH0端口的置1和清0操作。

S3C2410X带有高速SPI接口，可以直接和MCP2510通讯。通过如下两个函数：

SPISend ()//向同步串口发送数据（spi.c）

SPIRecv ()//从同步串口读取数据（spi.c）

5．MCP2510的控制字

如下表所示，MCP2510的控制包括了6种命令：

表9-1 MCP2510中的命令

命令格式定义

复位1100

0000 设置内部寄存器为默认值，并设置MCP2510到配置状态

读取0000

0011

从选定的寄存器的地址开始读取数据