基于AVR处理器的CAN总线设计方案

了所有有利于消息管理的硬件， 对于每个要发送或接收的信息都是通过一个叫做消息对象( message ob ject) 的东西来封装起来的。在对模块初始化的时候， 程序会指定哪些消息要发送， 哪些消息要接收， 只有那些约定好标识符的消息才能被正确无误地交换。另外， 对于接收到的远程帧， 控制器会进行相应的自动回复。

所以在这种方式下， 相对于最原始的CAN 控制方式， CPU 的负担大大减小了。用户可以根据自身要求， 通过对相关寄存器进行配置达到自己的要求。

而在发送消息之前， 必须初始化几个字段:

其中IDT 是标识符字段， IDE 是标识符扩展使能选择， RTRTAG是远程传输请求， DLC 是数据长度代码， RBnTAG 是保留字段( n = 0， 1) ， MSG 是指向相应MOB的CAN 数据。当MOB 的发送指令执行后， MOB 就会准备发送一个数据或者是一个远程帧。接着， CAN 通道就会扫描各个MOB， 寻找到优先级最高的MOB， 将其发送出去。当传送成功后，MOB 状态寄存器CANSTMOB 中的TXOK 位就会置位。而最重要的是， 对于每一次新的数据传输都必须重新对相关寄存器初始化， 否则无法正常工作。

接收消息之前所要做的初始化步骤基本相同，只是多了IDMSK 和IDEMSK 标识符掩码的设置。

以下就给出基于AVR at90can128CAN 总线接口初始化以及发送、接收功能模块的关键代码及注解(见图3)。

图3 电梯系统主板与调试器之间的CAN通信。

CAN 初始化:

CANGCON | = 0X01;

for( i= 0; i 15; i+ + )

{

CANPAGE = i 4; / /将15个MOB 都初始化一次

CANCDMOB = 0;

CANSTMOB= 0;

CAN IDT1= 0;

CAN IDT2= 0;

……

for( j= 0; j 8; j+ + )

CANMSG= 0;

CANBT1= 0X1E; / /设置CAN 传输波特率, 16分频

CANBT2= 0X40;

CANBT3= 0X49;

CANPAGE = ( 0 4) ; / /选择MOB0作为接收MOB, 并设定标识码

CAN IDT1= 0X00;

CAN IDM1= 0X00;

……

CANPAGE = ( 1 4); / /选择MOB1作为发送MOB, 并设定标识码

CAN IDT1= 0X00;

……

}

发送模块代码:

CANPAGE = ( 1 4); / /选定MOB1

If( ( CANGSTA 0X10) = = 0) / /查询CAN 状态寄存器的TXBSY 位, 为0, 则可以发送

for( i= 0; i 8; i+ + )

{

CANMSG= my _dada[ i] ; / /将要发送的数据装入数据寄存器中, 共8 by te

CANCDMOB | = 0X48; / /发送

}

接收模块代码是类似的， 设计思路都是在判断发送允许标志之后， 如果允许， 就将数据装入到指定的MOB中， 而每个MOB 一个发送周期一共可以发送8byte的数据。而CAN 总线的另一端是NXP公司LPC2294的CAN总线外围， 其结构和原理都差不多， 当然， 在寄存器设置中会有一点差别， 但只要两个CPU 约定好数据帧的标识符编号是什么， 传输速率相同， 就可以进行数据交换了。由于篇幅有限，LPC2294的CAN接口设置在此就不作介绍了。

最后给出了CAN 总线应用CPU 外部的硬件原理参考图， 如图4所示。

5 CAN 总线收发器TJA1050硬件连接图

图中CAN 收发器为NXP公司的TJA1050， TXD和RXD分别连接到CPU 的CAN接口， CANL和CANH 则为与另一个CPU 连接的总线， CANL 和CANH 之间电阻值约为120欧姆， 开关S可以作为CAN 总线的硬件启用开关。另外， 如果在抗干扰要求高的场合， 可以对TXD 和RXD使用光电隔离。

图4 CPU 外围收发器的硬件原理图。

6 结束语

基于at90can128的CAN 总线模块设计的电梯系统调试器， 经过长时间的检验， 使用良好， 通信正常无误。在众多的现场总线当中， CAN 总线凭借其优秀的特性已经为越来越多的工程人员认同和偏爱， 而随着越来越多的高端CPU 对CAN 控制器的集成和综合成本的下降， CAN 总线的使用必定会越来越普遍， 其中集成CAN 控制器的8位AVR 也会受到越来越多人的青睐。