eCAN模块课件
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
CAN为多主方式工作，网络上任一节点均可在任意时刻主动向 网络上其他节点发送信息,而不分主从。 在报文标志符上，CAN的节点分成不同的优先级，可满足不同 的实时要求。 CAN采用非破坏性总线总裁技术。 CAN节点只需通过对报文的标志符滤波即可实现点对点、一点 对多点及全局广播等几种方式传输接收数据。
消息邮箱
• eCAN模块有32个不同的消息邮箱,每个消息对象可以配置 成发送或接收邮箱,每个消息目标都有自己的接收滤波器. • 消息邮箱用来存储接收到的CAN消息，或存放等待发送的 CAN消息。 • 消息邮箱映射到DSP的RAM存储器，当消息邮箱没有存放消
息时，CPU可以将相应的RAM空间当做通用存储器使用。
邮箱构成
每个邮箱都是由四个32位寄存器构成： • MSGID：存储消息ID。 • MSGCTRL：定义字节数、发送极性和远 程帧； • MDL：4字节数据； • MDH：4字节数据；
消息标志寄存器MSGID
消息控制寄存器MSGCTRL
• TPL4:0----发送优先级； • RTR：远程发送请求位； • DLC3：0----发送或接收数据的字节数；
Network”
• 今天，几乎每一辆在欧洲生产的轿车都至少装配有一个 CAN网络系统。CAN应用在从火车到轮船等其他类型的运
输工具上，以及工业控制方面。
CAN总线的特点
• 由于CAN总线本身的特点，其应用范围目前已经不局限于汽 车行业，而扩展到机械工业、纺织机械、农业、机器人、数 控机床及传感器等领域。 其通讯的突出特点为：可靠性、灵活性、实时性，具体可以 概括如下：
eCAN总线模块及应用
机电学院电子信息工程系 曹旭东
现场总线技术和现场总线控制系统
• 传统的控制系统难于实现设备之间以及系统与外界之间的 信息交换，是一个“信息孤岛”。要满足自动控制技术现 代化的要求，实现整个企业的信息集成，实施综合自动化，
就必须设计出一种能在工业现场环境中运行、性能可靠、
造价低廉的通讯系统，形成工厂底层网络，完成现场自动 化设备之间的多点数字通讯，实现底层现场设备之间以及 生产现场与外界信息的交换，现场总线就是在这种需求下 应运而生。
关于远程帧
• 报文（Messeges）传输有如下4个不同类型的帧： 1.数据帧（Data Frame）：数据帧将数据从发送 器传输到接收器。 2.远程帧（Remote Frame）：总线单元发出远 程帧，请求发送具有同一标志符的数据帧。 3.错误帧（Error Frame）：任何单元检测到总线 错误就发出错误帧； 4.过载帧（Overload Frame）：过载帧用在相邻 数据帧或远程帧之间提供附加的延时； • 数据帧和远程帧可以使用标准帧及扩展帧2种格 式。
邮箱邮箱方向寄存器（CANDE）
31 0
MD[31..0] 邮箱方向寄存器： 1 配置为接收邮箱 0 配置为发送邮箱
邮箱发送请求设置寄存器CANTRS
31 0
TRS[31..0]
发送请求设置位： 1 TRS置位发送邮箱中的消息，所有循环发送的消息的TRS位可以同时
置位；
0 没有操作； 注意：
当多个发送请求同时置位时，消息可以轮流发送。首先发送优先级别
0
消息内没有消息；
注意： 如果接收到的消息存储到邮箱n中，则RMP[n]将被置位；
如果在CANMIM寄存器中的相应的中断屏蔽位被置位，则CANRMP
寄存器相应的位会对GMIF0/GMIF1置位，表示中断产生；
主控寄存器（CANMC）Master Control Register
CANMC.13（SCB）：标准CAN模式兼容控制位—— 1 选择ECAN模式
•
CAN的直接传输距离10Km（速率在5Kbps下） 通讯最高速率为1Mbps（此时通信的最长距离为40m）； CAN的节点数 主要取决于总线驱动电路，目前可达到110个 CAN的每帧信息都有CRC校验及其他校验措施，具有 极好的检错效果。
CAN的通信介质为双绞线、同轴电缆或光纤
CAN节点在严重错误时具有自动关闭输出功能，以便 总线上其他节点的操作不受影响。
Vcan-h和Vcan-l为CAN总线收发器与总线之间的两接口
引脚，信号是以两线之间的“差分”电压形式出现。
CAN总线数据传输格式
CAN总线通信技术的实现
• CAN就是总线型结构的一种适合工业现场自动控制的计算机局域网络。 • CAN总线通讯技术是通过CAN总线控制器在硬件上实现的。CAN总线控制器
简介eCAN模块的控制状态寄存器
• 邮箱使能寄存器（CANME）Mailbox Enable Register • 邮箱方向寄存器（CANMD）Mailbox Direction Register • 发送请求置位寄存器（CANTRS） Transmission Request Set Register • 发送请求复位寄存器（CANTRR）
是一块可编程的逻辑电路，片上集成CAN总线数据传输协议，通过硬件实
现CAN总线编码和解码的功能，方便CAN总线技术在实际开发中的应用。 • CAN总线控制器提供与微处理器的物理线路接口，通过对它的编程，CPU可
以设置它的工作方式，控制它的工作状态，进行数据的发送和接收。
• CAN总线控制器分为两种类型。 一种是独立的，片内集成对CAN总线的编解码协议，它可以与多种类型的 单片机、微处理器的标准总线进行接口连接。另一种是将CAN总线控制器 与微处理器作在一起，简化了电路设计。
0
ECAN工作在标准模式，只有16个邮箱使用
CPU请求向标准模式配置寄存器CANBTC和接受屏蔽 存器CANGAM)写配置信息。
CANMC.12（ CCR）：改变配置请求—— 1
寄
CANMC.10（ DBO）：数据字节顺序——
选择消息数据区字节的排列次序
1 0 首先接收或发送数据的最低有效位 首先接收或发送数据的最高有效位
• 20世纪80年代，Bosch公司的工程人员开始探讨现有的串 行总线系统运用于轿车的可能性，因为还没有一个网络协 议能完全满足汽车工程的要求。 • 1983年，Kiencke开始设计新的串行总线系统，来自 Mercedes-Benz的工程人员介入新总线系统规范的制定。 • 德国Dr.Wolfhard给这个新网络起名为“Controller Area
• 位时序配置寄存器CANBCR Bit-Timing Configuration Register • 错误和状态寄存器CANES Error and Status Register • Ecan I/O控制寄存器（CANTIOC、CANRIOC） CANTIOC.3（TXFUNC） CANRIOC.3（TRFUNC）
SysCtrlRegs.LOSPCP.all = 0x0002;
• /********使能外设ECAN模块时钟**********/ • • • SysCtrlRegs.PCLKCR.bit.ECANENCLK = 1; EDIS;
配置使能CANTA和CANRX引脚
• EALLOW; • ECanaShadow.CANTIOC.all = ECanaRegs.CANTIOC.all; • ECanaShadow.CANTIOC.bit.TXFUNC = 1; • ECanaRegs.CANTIOC.all = ECanaShadow.CANRIOC.all; • • ECanaShadow.CANRIOC.all = ECanaRegs.CANRIOC.all; • ECanaShadow.CANRIOC.bit.RXFUNC = 1; • ECanaRegs.CANRIOC.all = ECanaShadow.CANRIOC.all; • EDIS; 注意： CANTX和CANRX引脚作为CAN的通讯接口引脚，需要通过 CANTIOC和CANRIOC来设置。 如果上述引脚作为通用I/O口使用，GPFMUX寄存器的相关控制脚需 清零 ECAN TXIO控制寄存器含义—— 3脚 作为CAN模块的功能使用，必须置1 ECAN RXIO控制寄存器含义—— 3脚 作为CAN模块的功能使用，必须置1
存储器映射
• F2812处理器中，eCAN模块映射到两个不同的地址段。 两段空间各占512字节。 • 第一段地址空间分配给控制寄存器、状态寄存器、局部接 收屏蔽、接受滤波器、定时邮递和消息对象超时。 （6000——60FF） • 第二段地址空间映射到32个邮箱；（6100——61FF） • 消息存储在RAM中，CAN控制器和CPU都可以对它进行 访问。 • eCAN提供32个邮箱，每个邮箱包括8字节数据区、29位 标志符和几个控制位，每个邮箱都可以配置为接收或发送 邮箱。
足现场的要求，信息桢短小，要求实时性高，可靠性高。
典型的现场总线技术
• 随着嵌入式系统的高速发展，自1980年后十几年间，好几 种现场总线技术走向成熟。 • 基金会现场总线（Foundation Fieldbus） 以美国Fisher-Rosemount公司为首，联合ABB、西门子等 80家公司，一同致力开发的一种国际上统一的现场总线。 • LonWorks（美国Echelon、摩托罗拉、东芝等公司共同倡 导）
Mailbox Interrupt Mask Register • 邮箱中断级别寄存器(CANMIL) Mailbox Interrupt Level Register
程序设计
• EALLOW; • /********系统时钟初始化**************/
•
•
SysCtrlRegs.HISPCP.all = 0x0001;
高的邮箱（邮箱编号最大的具有最高优先权），也可以设置TPL设定 邮箱的优先级别。
邮箱发送请求复位寄存器CANTRR
31 0
TRR[31..0]
发送请求复位位： 1 TRR置位取消发送请求 0 没有操作；
注意：
通过CPU写入1，将CANTRR寄存器中的位置1； 如果通过TRS已经初始化相应位，但当前没有进行消息处理，并且相
现场总线控制系统
• 现场总线控制系统（FCS）既是一个开放的通讯网络，又 是一种全分布控制系统。作为智能设备的联系纽带，把挂 接在总线上、作为网络节点的智能设备连接为网络系统，
并进一步构成自动化系统，实现基本控制、补偿计算、参
数修改、报警、显示、监控、优化及控管一体化的综合自 动化功能。
• 现场总线其规模属于局域网、总线型结构，它简单但能满
中断寄存器Interrupt Registers
• 全局中断标志寄存器（CANGIF0/CANGIF1）
Global Interrupt Flag Registers
• 全局中断屏蔽寄存器 (CANGIM)
Global Interrupt Mask Register
• 邮箱中断屏蔽寄存器(CANMIM)
芯片SJA1000
• SJA1000是一种独立的 CAN控制器，用于一般工 业环境中区域网络控制。
• 支持CAN2.0A和CAN2.0B
通讯协议；
• 24MMz时钟频பைடு நூலகம்；
• 可与不同微处理器接口；
F2812的ECAN总线模块
CAN总线协议内核主要完成的功能——
• 根据CAN协议对CAN总线上接收到的消息进行解码，向接 收缓冲发送解码后的消息； • 根据CAN协议在CAN总线上传送消息；
会被置位，表示有中断产生；
如果已经产生中断，向CANTA寄存器写1，可以清除中断。
邮箱发送响应失败寄存器CANAA
31 0
AA[31..0]
发送请求复位位： 1 邮箱消息发送失败，相应位置位
0
消息发送成功；
接收消息挂起寄存器CANRMP
31 0
RMP[31..0]
发送响应位： 1 如果邮箱中包含接收到的消息，则寄存器相应位置位；
Transmission Request Reset Register • 发送响应寄存器（CANTA） Transmission Acknowledge Register
邮箱使能寄存器（CANME） Mailbox Enable Register
31 0
ME[31..0] 邮箱控制使能位： 1 CAN模块中相应的邮箱被使能，在写标志符之前， 必须将所有邮箱屏蔽。 0 相关邮箱被屏蔽，邮箱映射为一般存储空间使用。
应的TRR位置位，则消息会取消传送。
如果发送成功或消息发送放弃，则该寄存器的相应位将复位；
邮箱发送响应寄存器CANTA
31 0
TA[31..0]
发送响应位： 1 如果邮箱中的消息成功发送，则响应寄存器位置位；
0
消息没被发出；
注意： 如果CANMIM寄存器中相应的中断屏蔽位被置位，则GMIF0/GMIF1
• PROFIBUS（德国国家标准和欧洲标准的现场总线标准）
• HART（Highway Addressable Remote Transducer） 可寻址远程传感器高速通道的开放通讯协议，其特点是在 现有模拟信号传输线上实现数字信号通讯，属于模拟系统 向数字系统转变过程的过度产品。
CAN总线（局域控制网） Controller Area Network
消息邮箱
• eCAN模块有32个不同的消息邮箱,每个消息对象可以配置 成发送或接收邮箱,每个消息目标都有自己的接收滤波器. • 消息邮箱用来存储接收到的CAN消息，或存放等待发送的 CAN消息。 • 消息邮箱映射到DSP的RAM存储器，当消息邮箱没有存放消
息时，CPU可以将相应的RAM空间当做通用存储器使用。
邮箱构成
每个邮箱都是由四个32位寄存器构成： • MSGID：存储消息ID。 • MSGCTRL：定义字节数、发送极性和远 程帧； • MDL：4字节数据； • MDH：4字节数据；
消息标志寄存器MSGID
消息控制寄存器MSGCTRL
• TPL4:0----发送优先级； • RTR：远程发送请求位； • DLC3：0----发送或接收数据的字节数；
Network”
• 今天，几乎每一辆在欧洲生产的轿车都至少装配有一个 CAN网络系统。CAN应用在从火车到轮船等其他类型的运
输工具上，以及工业控制方面。
CAN总线的特点
• 由于CAN总线本身的特点，其应用范围目前已经不局限于汽 车行业，而扩展到机械工业、纺织机械、农业、机器人、数 控机床及传感器等领域。 其通讯的突出特点为：可靠性、灵活性、实时性，具体可以 概括如下：
eCAN总线模块及应用
机电学院电子信息工程系 曹旭东
现场总线技术和现场总线控制系统
• 传统的控制系统难于实现设备之间以及系统与外界之间的 信息交换，是一个“信息孤岛”。要满足自动控制技术现 代化的要求，实现整个企业的信息集成，实施综合自动化，
就必须设计出一种能在工业现场环境中运行、性能可靠、
造价低廉的通讯系统，形成工厂底层网络，完成现场自动 化设备之间的多点数字通讯，实现底层现场设备之间以及 生产现场与外界信息的交换，现场总线就是在这种需求下 应运而生。
关于远程帧
• 报文（Messeges）传输有如下4个不同类型的帧： 1.数据帧（Data Frame）：数据帧将数据从发送 器传输到接收器。 2.远程帧（Remote Frame）：总线单元发出远 程帧，请求发送具有同一标志符的数据帧。 3.错误帧（Error Frame）：任何单元检测到总线 错误就发出错误帧； 4.过载帧（Overload Frame）：过载帧用在相邻 数据帧或远程帧之间提供附加的延时； • 数据帧和远程帧可以使用标准帧及扩展帧2种格 式。
邮箱邮箱方向寄存器（CANDE）
31 0
MD[31..0] 邮箱方向寄存器： 1 配置为接收邮箱 0 配置为发送邮箱
邮箱发送请求设置寄存器CANTRS
31 0
TRS[31..0]
发送请求设置位： 1 TRS置位发送邮箱中的消息，所有循环发送的消息的TRS位可以同时
置位；
0 没有操作； 注意：
当多个发送请求同时置位时，消息可以轮流发送。首先发送优先级别
0
消息内没有消息；
注意： 如果接收到的消息存储到邮箱n中，则RMP[n]将被置位；
如果在CANMIM寄存器中的相应的中断屏蔽位被置位，则CANRMP
寄存器相应的位会对GMIF0/GMIF1置位，表示中断产生；
主控寄存器（CANMC）Master Control Register
CANMC.13（SCB）：标准CAN模式兼容控制位—— 1 选择ECAN模式
•
CAN的直接传输距离10Km（速率在5Kbps下） 通讯最高速率为1Mbps（此时通信的最长距离为40m）； CAN的节点数 主要取决于总线驱动电路，目前可达到110个 CAN的每帧信息都有CRC校验及其他校验措施，具有 极好的检错效果。
CAN的通信介质为双绞线、同轴电缆或光纤
CAN节点在严重错误时具有自动关闭输出功能，以便 总线上其他节点的操作不受影响。
Vcan-h和Vcan-l为CAN总线收发器与总线之间的两接口
引脚，信号是以两线之间的“差分”电压形式出现。
CAN总线数据传输格式
CAN总线通信技术的实现
• CAN就是总线型结构的一种适合工业现场自动控制的计算机局域网络。 • CAN总线通讯技术是通过CAN总线控制器在硬件上实现的。CAN总线控制器
简介eCAN模块的控制状态寄存器
• 邮箱使能寄存器（CANME）Mailbox Enable Register • 邮箱方向寄存器（CANMD）Mailbox Direction Register • 发送请求置位寄存器（CANTRS） Transmission Request Set Register • 发送请求复位寄存器（CANTRR）
是一块可编程的逻辑电路，片上集成CAN总线数据传输协议，通过硬件实
现CAN总线编码和解码的功能，方便CAN总线技术在实际开发中的应用。 • CAN总线控制器提供与微处理器的物理线路接口，通过对它的编程，CPU可
以设置它的工作方式，控制它的工作状态，进行数据的发送和接收。
• CAN总线控制器分为两种类型。 一种是独立的，片内集成对CAN总线的编解码协议，它可以与多种类型的 单片机、微处理器的标准总线进行接口连接。另一种是将CAN总线控制器 与微处理器作在一起，简化了电路设计。
0
ECAN工作在标准模式，只有16个邮箱使用
CPU请求向标准模式配置寄存器CANBTC和接受屏蔽 存器CANGAM)写配置信息。
CANMC.12（ CCR）：改变配置请求—— 1
寄
CANMC.10（ DBO）：数据字节顺序——
选择消息数据区字节的排列次序
1 0 首先接收或发送数据的最低有效位 首先接收或发送数据的最高有效位
• 20世纪80年代，Bosch公司的工程人员开始探讨现有的串 行总线系统运用于轿车的可能性，因为还没有一个网络协 议能完全满足汽车工程的要求。 • 1983年，Kiencke开始设计新的串行总线系统，来自 Mercedes-Benz的工程人员介入新总线系统规范的制定。 • 德国Dr.Wolfhard给这个新网络起名为“Controller Area
• 位时序配置寄存器CANBCR Bit-Timing Configuration Register • 错误和状态寄存器CANES Error and Status Register • Ecan I/O控制寄存器（CANTIOC、CANRIOC） CANTIOC.3（TXFUNC） CANRIOC.3（TRFUNC）
SysCtrlRegs.LOSPCP.all = 0x0002;
• /********使能外设ECAN模块时钟**********/ • • • SysCtrlRegs.PCLKCR.bit.ECANENCLK = 1; EDIS;
配置使能CANTA和CANRX引脚
• EALLOW; • ECanaShadow.CANTIOC.all = ECanaRegs.CANTIOC.all; • ECanaShadow.CANTIOC.bit.TXFUNC = 1; • ECanaRegs.CANTIOC.all = ECanaShadow.CANRIOC.all; • • ECanaShadow.CANRIOC.all = ECanaRegs.CANRIOC.all; • ECanaShadow.CANRIOC.bit.RXFUNC = 1; • ECanaRegs.CANRIOC.all = ECanaShadow.CANRIOC.all; • EDIS; 注意： CANTX和CANRX引脚作为CAN的通讯接口引脚，需要通过 CANTIOC和CANRIOC来设置。 如果上述引脚作为通用I/O口使用，GPFMUX寄存器的相关控制脚需 清零 ECAN TXIO控制寄存器含义—— 3脚 作为CAN模块的功能使用，必须置1 ECAN RXIO控制寄存器含义—— 3脚 作为CAN模块的功能使用，必须置1
存储器映射
• F2812处理器中，eCAN模块映射到两个不同的地址段。 两段空间各占512字节。 • 第一段地址空间分配给控制寄存器、状态寄存器、局部接 收屏蔽、接受滤波器、定时邮递和消息对象超时。 （6000——60FF） • 第二段地址空间映射到32个邮箱；（6100——61FF） • 消息存储在RAM中，CAN控制器和CPU都可以对它进行 访问。 • eCAN提供32个邮箱，每个邮箱包括8字节数据区、29位 标志符和几个控制位，每个邮箱都可以配置为接收或发送 邮箱。
足现场的要求，信息桢短小，要求实时性高，可靠性高。
典型的现场总线技术
• 随着嵌入式系统的高速发展，自1980年后十几年间，好几 种现场总线技术走向成熟。 • 基金会现场总线（Foundation Fieldbus） 以美国Fisher-Rosemount公司为首，联合ABB、西门子等 80家公司，一同致力开发的一种国际上统一的现场总线。 • LonWorks（美国Echelon、摩托罗拉、东芝等公司共同倡 导）
Mailbox Interrupt Mask Register • 邮箱中断级别寄存器(CANMIL) Mailbox Interrupt Level Register
程序设计
• EALLOW; • /********系统时钟初始化**************/
•
•
SysCtrlRegs.HISPCP.all = 0x0001;
高的邮箱（邮箱编号最大的具有最高优先权），也可以设置TPL设定 邮箱的优先级别。
邮箱发送请求复位寄存器CANTRR
31 0
TRR[31..0]
发送请求复位位： 1 TRR置位取消发送请求 0 没有操作；
注意：
通过CPU写入1，将CANTRR寄存器中的位置1； 如果通过TRS已经初始化相应位，但当前没有进行消息处理，并且相
现场总线控制系统
• 现场总线控制系统（FCS）既是一个开放的通讯网络，又 是一种全分布控制系统。作为智能设备的联系纽带，把挂 接在总线上、作为网络节点的智能设备连接为网络系统，
并进一步构成自动化系统，实现基本控制、补偿计算、参
数修改、报警、显示、监控、优化及控管一体化的综合自 动化功能。
• 现场总线其规模属于局域网、总线型结构，它简单但能满
中断寄存器Interrupt Registers
• 全局中断标志寄存器（CANGIF0/CANGIF1）
Global Interrupt Flag Registers
• 全局中断屏蔽寄存器 (CANGIM)
Global Interrupt Mask Register
• 邮箱中断屏蔽寄存器(CANMIM)
芯片SJA1000
• SJA1000是一种独立的 CAN控制器，用于一般工 业环境中区域网络控制。
• 支持CAN2.0A和CAN2.0B
通讯协议；
• 24MMz时钟频பைடு நூலகம்；
• 可与不同微处理器接口；
F2812的ECAN总线模块
CAN总线协议内核主要完成的功能——
• 根据CAN协议对CAN总线上接收到的消息进行解码，向接 收缓冲发送解码后的消息； • 根据CAN协议在CAN总线上传送消息；
会被置位，表示有中断产生；
如果已经产生中断，向CANTA寄存器写1，可以清除中断。
邮箱发送响应失败寄存器CANAA
31 0
AA[31..0]
发送请求复位位： 1 邮箱消息发送失败，相应位置位
0
消息发送成功；
接收消息挂起寄存器CANRMP
31 0
RMP[31..0]
发送响应位： 1 如果邮箱中包含接收到的消息，则寄存器相应位置位；
Transmission Request Reset Register • 发送响应寄存器（CANTA） Transmission Acknowledge Register
邮箱使能寄存器（CANME） Mailbox Enable Register
31 0
ME[31..0] 邮箱控制使能位： 1 CAN模块中相应的邮箱被使能，在写标志符之前， 必须将所有邮箱屏蔽。 0 相关邮箱被屏蔽，邮箱映射为一般存储空间使用。
应的TRR位置位，则消息会取消传送。
如果发送成功或消息发送放弃，则该寄存器的相应位将复位；
邮箱发送响应寄存器CANTA
31 0
TA[31..0]
发送响应位： 1 如果邮箱中的消息成功发送，则响应寄存器位置位；
0
消息没被发出；
注意： 如果CANMIM寄存器中相应的中断屏蔽位被置位，则GMIF0/GMIF1
• PROFIBUS（德国国家标准和欧洲标准的现场总线标准）
• HART（Highway Addressable Remote Transducer） 可寻址远程传感器高速通道的开放通讯协议，其特点是在 现有模拟信号传输线上实现数字信号通讯，属于模拟系统 向数字系统转变过程的过度产品。
CAN总线（局域控制网） Controller Area Network