CAN控制器芯片

SJA1000控制器结构

CAN核心模块

根据CAN规范控制CAN帧的发送和接收。收到一个报 文时，CAN核心模块将串行位流转换成用于的并行 数据，发送一个报文时则相反。 用于连接外部主控制器。外部可以是微型控制器或 任何其他器件，SJA1000通过复用的地址/数据总线， 与主控制器联系。

接口管理逻辑
波特率设定

总线定时寄存器0

定义了波特率预设值（BRP）和同步跳转宽度（SJW）的值。 复位模式有效时这个寄存器是可以被访问（读/写）的。在 BasicCAN模式中总是FFH。波特率预设值（BRP） CAN系统时 钟tSCL的周期是可编程的，而且决定了相应的位时序。CAN系 统时钟由如下公式计算： tSCL=2×tCLK×(32×BRP.5+16×BRP.4+8×BRP.3+4×BRP.2+ 2×BRP.1+BRP.0+1) 这里tCLK=XTAL的频率周期=1/fXTAL
VDD3
TX0 TX1 VSS3 /INT /RST
12
13 14 15 16 17
输出驱动的5V电压源
从CAN输出驱动器0输出到物理线路上 从CAN输出驱动器1输出到物理线路上 输出驱动器接地
中断输出用于中断微控制器（CPU）/INT在内部中断寄存器 各位都被置位时低电平有效/INT是开漏输出且与系统中 的其它/INT是线或的此引脚上的低电平可以把IC从睡眠 模式中激活
BasicCAN模式
控制寄存器
微处理 器 （CPU）
命令寄存器
状态寄存器
中断寄存器
SJA1000 CAN控制器 CAN 收发器
验收代码寄存器
验收屏蔽寄存器
…. ….
CAN BUS
SJA1000是一种I/O设备基于内存编址的微控制器， 与其它控制器（CPU）之间的操作是通过象RAM一样 的片内寄存器读写来实现的。
PCA82C250功能框图
保护电路
斜率 /等待
接收器
驱动器
基准电 压
硬件结构
符号 TXD 管脚 1 功能描述 发送数据输入 地
GND
VCC RXD Vref CANL
2
3 4 5 6 7 8
电源电压
接收数据输出 参考电压输出 低电平CAN电压输入/输出 高电平CAN电压输入/输出 斜率电阻输入
PCA82C250管脚图
第四章 CAN网络控制器及其相关芯片

CAN总线收发器PCA82C250/PCA82C251
独立的控制芯片SJA1000及其使用
带有CAN接口芯片的DSP2407及其使用
源自文库 CAN总线收发器 PCA82C250/PCA82C251

PCA82C250/251是CAN协议控制器和物理总线的接口。 此器件对总线提供差动发送能力，对CAN控制器提供差 动接收能力。又称为总线驱动器。 PCA82C251有更高的击穿电压，而且在隐性状态小拉电 流更小，在掉电情况小总线的输出特性有一定改善

SJA1000控制器结构

发送缓冲器

用于存储一个完整的扩展的或标准的报文。当主控制器初始发送时， 接口管理逻辑会使CAN核心模块从发送缓冲器读CAN报文。

验收滤波器

通过这个可编程的滤波器能确定主控制器要接收哪些报文。

接收FIFO

用于存储所有收到的报文，储存报文的多少由工作模式决定，最多 能存储32个报文。因为数据超载可能性被大大降低，这使用户能更 灵活地指定中断服务和中断优先级。
有一系列先进的功能，适合于多种应用特别在系统优
化诊断和维护方面非常重要。
操作模式

BasicCAN模式

和PCA82C200兼容。BasicCAN模式是上电后默认的 操作模式，因此用PCA82C200开发的已有硬件和软 件，可以直接在SJA1000上使用而不用作任何修改。

PeliCAN模式

是新的操作模式。它能够处理所有CAN2.0B规范的 帧类型。而且它还提供一些增强功能，使SJA1000 能应用于更宽的领域。 工作模式通过时钟分频寄 存器中的CAN模式位来选择，复位时默认模式是 Basic CAN模式。
BasicCAN模式

复位模式

当硬件复位或控制器掉线总线状态位时会自 动进入复位模式。 是通过置位控制寄存器的复位请求位激活的

工作模式

BasicCAN 地址表
段 0 1 2 CAN地址 控制寄存器 命令寄存器 状态寄存器 寄存器名称（符号）
3 控制
4 5 6 7 8 9 发送缓冲器 10 11
如C=1F；R=50k
VDD2
18
输入比较器的5V电压源
从物理的CAN总线输入到SJA1000的输入比较器；支配控制 电平将会唤醒SJA1000的睡眠模式；如果RX1比RX0的 电平高，就读支配控制电平，反之读弱势电平，如果时钟 分频寄存器的CBP位被置位就旁路CAN输入比较器以减少 内部延时（此时连有外部收发电路）这种情况下只有RX0 是激活的；弱势电平被认为是高，而支配电平被认为是低。 输入比较器的接地端 逻辑电路的5V电压源
RX0，RX1 19，20
VSS2 VDD1
21 22
SJA1000的特征

与PCA82C200完全兼容的功能。



灵活的微处理器接口---允许接口大多数微型处理 器或微型控制器。 可编程的CAN输出驱动器----对各种物理层的分界 面。 CAN位频率高达1Mbit/s----SJA1000覆盖了位频率 的所有范围，包括高速应用
中断寄存器
验收代码寄存器 验收屏蔽寄存器 总线定时寄存器0 总线定时寄存器1 输出控制寄存器 测试寄存器 识别码(ID10-3) 识别码ID2-0)+RTR和DLC
12-19
接收缓冲器 20 21 22-29 30 31
数据字1-节8
识别码(ID10-3) 识别码ID2-0)+RTR和DLC 数据字节1-8 时钟分频器

发送缓冲器（TXB）

SJA1000的内部结构及功能

接收缓冲器（RXB，RXFIFO）

接收缓冲器是验收滤波器和CPU之间的接口，用来 储存从CAN 总线上接收的信息，接收缓冲器（RXB， 13个字节）作为接收FIFO（RXFIFO，长64个字节） 的一个窗口，可被CPU访问，CPU在此FIFO的支持下 可以在处理信息的时候接收其它信息。
SJA1000的内部结构及功能
SJA1000的内部结构及功能

接口管理逻辑（IML）

接口管理逻辑解释来自CPU 的命令，控制CAN 寄存 器的寻址，向主控制器提供中断信息和状态信息。 由8位并行地址/数据总线和片选、读、写、时钟、 使能等控制信号线与主控制CPU相连接。 发送缓冲器是CPU 和BSP（位流处理器）之间的接 口，能够存储发送到CAN网络上的完整信息，缓冲 器长13个字节，由CPU 写入、BSP 读出。
SJA1000控制器结构图

主 控 制器
接口 管理 逻辑
发 送 缓 冲 器 接 收 FI FO 验收 滤波 器
CAN 核 心 模 块 CAN收 发 器
由主控制器进 行管理控制、 将欲收发的信 息（报文）， 转换为CAN规 范的CAN帧， 通过CAN收发 器，在CAN BUS上交换信 息。
CAN BUS

验收滤波器（ACF）

验收滤波器把它其中的数据和接收的识别码的内容 相比较，以决定是否接收信息。在纯粹的接收测试 中，所有的信息都保存在RXFIFO中。
SJA1000的内部结构及功能

位流处理器（BSP）

位流处理器是一个在发送缓冲器、RXFIFO 和CAN 总线之间， 控制数据流的程序装置，它还在CAN 总线上执行错误检测、 仲裁填充和错误处理。 位时序逻辑监视串口的CAN总线和处理与总线有关的位时序。 它在信息开头的总线传输时同步CAN 总线位流（硬同步）， 接收信息时再次同步下一次传送（软同步）BTL 还提供了可 编程的间段来补偿传播延迟时间、相位转换（例如：由于振 荡漂移）和定义采样点和一位时间内的采样次数。 EML负责传送层模块的错误管制。它接收BSP 的出错报告。通 知BSP 和IML 进行错误统计。
VRS>0.75VCC
－10μ A<IRS<－200μ A
VRS<0.3VCC
高速模式
独立的控制芯片SJA1000及其使用

SJA1000是一个独立的CAN控制器，它在汽车和普通的
工业应用上有先进的特征。由于它和PCA82C200在硬件 和软件都兼容，因此它将会替代PCA82C200，SJA1000
CANH RS
工作模式

高速模式

管脚8接地。在高速工作模式下，发送器输出级晶体管将以尽 可能快的速度打开、关闭。在这种模式下，不采取任何措施 用于限制上升斜率和下降斜率。建议使用屏蔽电缆以避免射 频干扰RFI问题。

斜率控制模式

对于较低速度或较短总线长度，可使用非屏蔽双绞线或平行 线作为总线。为降低射频干扰RFI，应限制上升斜率和下降斜 率。上升斜率和下降斜率可通过由管脚8接至地的连接电阻进 行控制。斜率正比于管脚8的电流输出。

位时序逻辑（BTL）


错误管理逻辑（EML）

SJA1000控制器引脚
SJA1000 控制器有 DIP28（塑质双列直插 封装）和SO28（塑质小 型外线封装）两种形式
SJA1000 DIP28引脚图
SJA1000引脚排列与引脚功能表
符号 AD7-AD0 ALE/AS /CS /RD/E /WR CLKOUT VSS1 XTAL1 XTAL2 MODE 引脚 说明

收发器主要特性

完全符合ISO11898标准；
高速率（最高达1Mbps）； 具有抗汽车环境中的瞬间干扰，保护总线能力； 斜率控制，降低射频干扰（RFI）；


差分接收器，抗宽范围的共模干扰，抗电磁干扰（EMI）
热保护； 防止电池和地之间的发生短路；
低电流待机模式；
未上电的节点对总线无影响； 可连接110个节点。
工作模式

准备模式

管脚8如果接至高电平，则电路进入低电流 待机模式。在这种模式下，发送器被关闭， 而接收器转至低电流。
管脚RS选择的三种不同工作模式
在RS管脚上强制条件
模式 待机模式
斜率控制模式
管脚上电压和电流 IRS<|10μ A| 0.3VCC<VRS<0.6VCC IRS<－500μ A
SJA1000的特征

改良的PCA82C200功能




CAN2.0B(passive)----SJA1000的CAN2.0B passive 特征允许CAN控制器接收有29位标识符的报文。 64个字节接收FIFO----接收FIFO，可以存储高达21 个报文，这延长了最大中断服务时间，避免了数据 超载。 24MHz时钟频率----微处理器的访问更快和CAN的位 定时选择更多。 接收比较器旁路----减少内部延迟，由于改进的位 定时编程，使CAN总线长度更长。
SJA1000的特征

PeliCAN模式的增强功能




仲裁丢失捕捉中断----支持系统优化包括报文延迟 时间的分析。 单次发送----使软件命令最小化和允许快速重载发 送缓冲器。 仅听模式---SJA1000能够作为一个认可的CAN监控 器操作，可以分析CAN总线通信或进行自动位速率 检测。 自测试模式----支持全部CAN节点的功能自测试或 在一个系统内的自接收。
SJA1000的特征

PeliCAN模式的增强功能




CAN2.0B active----CAN2.0B active支持带有29位 标识符的网络扩展应用。 发送缓冲器----有11位或29位标识符的报文的单报 文发送缓冲器。 增强的验收滤波器-----两个验收滤波器模式，支 持11位和29位标识符的滤波。 可读的错误计数器、可编程的出错警告界限、错误 代码捕捉寄存器、出错中断-----支持错误分析， 在原型阶段和在正常操作期间可用于：诊断、系统 维护、系统优化。
2，1，2823
3 4 5 6 7 8 9 10 11
多路地址/数据总线
ALE输入信号Intel模式AS输入信号Motorola模式 片选输入低电平允许访问SJA1000 微控制器（CPU）的/RD信号Intel模式或E使能信号Motorola模 式 微控制器（CPU）的/WR信号Intel模式或RD//WR信号 Motorola模式 SJA1000产生的提供给微控制器（CPU）的时钟输出信号时钟信 号来源于内部振荡器且通过编程驱动时钟控制寄存器的时钟关闭 位可禁止该引脚 接地 输入到振荡器放大电路外部振荡信号由此输入注1 振荡放大电路输出使用外部振荡信号时左开路输出注1 模式选择输入1=Intel模式0=Motorola模式