CAN-bus现场总线基础教程【第3章】CAN控制器驱动-SJA1000编程基础(9)

第3章 CAN 控制器驱动

1.1 SJA1000编程基础

1.1.1 MCU 访问SJA1000

SJA1000使用并行总线接口与MCU 连接，对MCU 来说，SJA1000可以认为是1个外扩的RAM 芯片，51系列MCU 通过地址线、数据线和控制线与SJA1000连接，如图3.1所示。

AD[0:7]是低8位地址与数据总线复用的，MCU 在操作总线时，在该接口上先输出低8位地址线，然后再进行数据操作（读或写）。SJA1000内部带有地址锁存器，由ALE 信号实现数据与地址的分离。因为SJA1000的地址宽度为8位，所以寻址空间范围是0x00~0xFF 。假如每个地址都对应一个寄存器，那么SJA1000最多支持256个寄存器。而实际上SJA1000在BasicCAN （CAN2.0A ）模式下只有32个寄存器，在FullCAN （CAN2.0B ）模式下则有128个寄存器。

虽然SJA1000寄存器的访问地址会因为硬件设计不同而不同，但SJA1000内部寄存器的位置关系是固定的。如果我们给SJA1000每个内部寄存器的地址都定义绝对地址（如程序清单3.1所示），那么在硬件设计发生变化时，特别是器件编址变化时，要修改的寄存器地址定义将会非常多。

为了提高驱动的可移植性，在实际访问SJA1000内部寄存器时，常采用基地址加偏移量的方式进行寄存器访问（如程序清单3.2所示）。如果把SJA1000内部寄存器看做数组的话，那基地址就是这个数组的首地址，偏移量就是数组的下标，即成员在数组中的位置。

程序清单3.1 采用绝对编址的寄存器定义

1 #define REG_CAN_MOD 0xA000 // 内部控制寄存器

2 #define REG_CAN_CMR 0xA001 // 命令寄存器

3 #define REG_CAN_SR 0xA002 // 状态寄存器

4 #define REG_CAN_IR 0xA003 // 中断寄存器

5 #define REG_CAN_IER

0xA004

// 中断使能寄存器

6

......

程序清单3.2 采用基地址加偏移量方式的寄存器定义

7 #define REG_BASE_ADD

0xA000

// SJA1000寄存器基地址 8 #define

REG_CAN_MOD 0x00 // 内部控制寄存器 9 #define REG_CAN_CMR 0x01 // 命令寄存器 10 #define REG_CAN_SR 0x02 // 状态寄存器 11 #define REG_CAN_IR 0x03 // 中断寄存器 12 #define REG_CAN_IER

0x04

// 中断使能寄存器

13

......

通常MCU 的总线上会挂载很多器件，除了SJA1000外，可能还有RAM 和ROM 等器件。所以数据总线和地址总线上的信息并不一定都是给SJA1000的。因此当MCU 在访问SJA1000

图3.1 SJA1000与MCU 扩展总线连接

时，为了明确的表明下面的操作对象是SJA1000，MCU 会把SJA1000的片选（CS ）信号拉低。 SJA1000的片选信号由MCU 未使用的高位地址线经过译码电路产生，译码电路的设计决定了MCU 访问SJA1000的基地址。MCU 产生片选信号有以下三种方法。

1． 线选法

所谓线选法，就是直接利用MCU 的空闲高位地址线作为扩展芯片的片选信号。优点是线路连接简单明了，无需另外增加译码电路，缺点是寻址范围不唯一（可通过多个地址访问扩展芯片），地址空间没有被充分利用，使用单个扩展芯片时可使用该方法。

2． 全地址译码法

全地址译码法利用译码器对未使用的高位地址线进行译码，使用译码器的输出作为扩展芯片的片选信号，常用的译码芯片有74HC138、74HC139、74HC154等。优点是扩展器件的每个存储单元具有唯一的访问地址，不存在地址重叠现象，对地址的空间的使用是连续的，能有效地利用地址空间，缺点是所需译码电路较多，外扩芯片较多时使用该方法。

3． 部分地址译码法

部分地址译码法对未使用的部分高位地址线进行译码。优点是使用译码电路较少，缺点是外扩器件地址范围有重叠。

在本设计中，通过并行总线扩展的器件只有SJA1000，可以采用线选法产生SJA1000的片选信号，但考虑到系统的扩展性，我们使用部分地址译码法来产生SJA1000的片选信号。如图3.2所示，SJA1000的片选信号通过对地址线A15～A12译码来得到。

74HC139内部包含了两个“2线—4线”译码器，其真值表如表3.1所示。根据图3.2中74HC139的电路连接关系，对比74HC139的真值表，我们可以发现，当A14为低电平、A15为高电平时，1Y2输出为低电平；当A12为低电平、A13为高电平并且1Y2为低电平时，2Y2输出为低电平，即SJA1000片选信号有效，所以只要MCU 在访问SJA1000时16位地址线上输出地址为0b1010 xxxx

xxxx xxxx ，SJA1000的片选信号就会有效。因此SJA1000的访问基址为0xA000～0xAF00，为了编写程序方便，在以后的例程中，MCU 访问SJA1000的基地址统一使用0xA000。 1.1.2 读写寄存器

在C 语言中，一般使用指针来访问存储空间，SJA1000按照存储器的方式与MCU 连接，所以我们可以通过指针的方式来访问SJA1000的寄存器，实现对SJA1000的操作控制。使用C 语言读写SJA1000寄存器的代码如程序清单3.3所示。

图3.2 SJA1000片选译码电路

程序清单3.3 读写SJA1000寄存器

14#define SJA_BASE_ADDR 0xA000 // 定义SJA1000访问基址

15xdata unsigned char *SJA_CS_Point = ( xdata unsigned char *) SJA_BASE_ADDR;

16// 写SJA1000寄存器

17void WriteSJAReg (unsigned char RegAdr,unsigned char Value)

18{

19*(SJA_CS_Point + RegAdr) = Value;

20return ;

21}

22// 读SJA1000寄存器

23unsigned char ReadSJAReg (unsigned char RegAdr)

24{

25return (*(SJA_CS_Point + RegAdr));

26}

程序清单3.3第1行定义了访问SJA1000的基地址，按照电路的连接关系，该值为0xA0000。第2行定义了一个指向外部存储空间的指针变量，并将其指向SJA1000访问的基地址，对

SJA1000寄存器的读写通过操作该指针来完成。

xdata是C51编译器用于指定存储类型的扩展关键字，表示用MOVX@DPTR指令访问的外部存储器空间。( xdata unsigned char *)完成强制类型转换功能，将SJA_BASE_ADDR强制转换为1个xdata unsigned char类型的指针。

程序清单3.3第3~13行定义了对SJA1000寄存器的读写函数，在下文中对SJA1000的所有操作都以这2个函数为基础实现的。

1.1.3 寄存器位操作

在控制SJA1000时，有时我们需要对某些寄存器进行位操作（只改写指定位，其它位保持不变），如进入复位模式（模式寄存器的第0位置1）、退出复位模式（模式寄存器的第0位清0）。对寄存器的位操作一般是通过“读、改、写”的方式实现，基本步骤如下：

●读寄存器的当前值；

●根据需要修改读到的值的指定位；

●将修改后的值写回寄存器。

基于以上原理，我们实现“设置寄存器位”和“清零寄存器位”函数，以方便对SJA1000的操作。

1．设置寄存器位

设置寄存器位函数用于将指定寄存器的指定位置1，具体实现见程序清单3.4。

程序清单3.4 设置寄存器位函数

27/****************************************************************************************** ** 函数名称：SetBitMask

28** 函数功能：设置指定寄存器的指定位为1

29** 输入参数：RegAdr->寄存器地址

30** BitValue ->设置的位值

31** 输出参数：无