CAN控制器SJA1000及其應(yīng)用

摘要：介紹CAN控制器SJA1000的特點、內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及SJA1000的寄存器結(jié)構(gòu)及地址分配；CAN協(xié)議通信格式。并以獨立CAN控制器SJA1000為例，結(jié)合CAN協(xié)議說明了一種通用型CAN總線的開發(fā)與設(shè)計。

1 SJA1000簡介

SJA1000是PHILIPS公司早期CAN控制器PCA82C200的替代品，功能更強，具有如下特點：

①完全兼容PCA82C200及其工作模式，即BASICCAN模式；

②具有擴展的接收緩沖器，64字節(jié)的FIFO結(jié)構(gòu)；

③支持CAN2.0B；

④支持11位和29位識別碼；

⑤位速率可達1Mbit/s；

⑥支持peliCAN模式及其擴展功能；

⑦24MHz的時鐘頻率；

⑧支持與不同微處理器的接口；

⑨可編程的CAN輸出驅(qū)動配置；

⑩增強了溫度范圍（-40℃～ 125℃）。

圖1 SJA1000內(nèi)部結(jié)構(gòu)

2 SJA1000內(nèi)部結(jié)構(gòu)

SJA1000的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要由接口管理邏輯IML、信息緩沖器（含發(fā)送緩沖器TXB和接收緩沖器RXFIFO）、位流處理器BSP、接收過濾器ASP、位時序處理邏輯BTL、錯誤管理邏輯EML、內(nèi)部振蕩器及復位電路等構(gòu)成。IML接收來自CPU的命令，控制CAN寄存器的尋址并向控制提供中斷信息及狀態(tài)信息。CPU的控制經(jīng)IML把要發(fā)送的數(shù)據(jù)寫入TXB，TXB中的數(shù)據(jù)由BSP處理后經(jīng)BTL輸出到CAN BUS。BTL始終監(jiān)視CAN BUS，當檢測到有效的信息頭“隱性電平-控制電平”的轉(zhuǎn)換時啟動接收過程，接收的信息首先要由位流處理器BSP處理，并由ASP過濾，只有當接收的信息的識別碼與ASP檢驗相符時，接收信息才最終被寫入RXB或RXFIFO中。RXFIFO最多可以緩存64字節(jié)的數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)可被CPU讀取。EML負責傳遞層中調(diào)制器的錯誤管制，它接收BSP的出錯報告，促使BSP和IML進行錯誤統(tǒng)計。

3 SJA1000的寄存器結(jié)構(gòu)及地址分配

表1是工作在BASIC CAN模式下的SJA1000的寄存器結(jié)構(gòu)及地址分配表。CAN控制器工作模式的設(shè)定、數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收等都是通過這些寄存器來實現(xiàn)的。時鐘分頻寄存器OCR用于設(shè)定SJA1000工作于BASIC CAN還是PeliCAN，還用于CLKOUT引腳輸出時鐘頻率的設(shè)定，在上電初始化控制器時必須首先設(shè)定；在工作模式下，控制寄存器CR用于控制CAN控制器的行為，可讀可寫；命令寄存器CMR只讀寫；狀態(tài)寄存器SR只能讀；而IR、ACR、AMR、BTR0、BTR1、OCR在工作模式下讀寫無意義。通常，在系統(tǒng)初始化時，先使CR.0=1，SJA1000進入復位模式。在此模式下IR、ACR、AMR、BTR0、BTR1及OCR均可讀可寫，此時設(shè)置相應(yīng)的初值。當退出復位模式時，SJA1000即按復位時設(shè)定的相應(yīng)情況工作于工作模式，除非再次使芯片復位，否則上次設(shè)定的值不變。當需要發(fā)送信息時，若發(fā)送緩沖器空閑，由CPU控制信息寫入TXB，再由CMR控制發(fā)送；當接收緩沖器RXFIFO未滿且接收信息通過ASP，則接收到的信息被寫入RXFIFO。可通過兩種方法讀取接收到的信息。一種方法是，在中斷被使能的情況下，由SJA1000向CPU發(fā)中斷信號，CPU通過SR及IR可以識別該中斷，并讀取數(shù)據(jù)釋放接收緩沖器；另一種方法是直接讀取SR，查詢RXFIFO的狀態(tài)，當有信息接收時，讀取該信號自并釋放接收緩沖器。當接收緩沖器中多條信息時，當前的信息被讀取后，接收緩沖器有效信號會再次有效，通過中斷方式或查詢方式可以再次讀取信息，查到RXFIFO中的信息被全部讀出止。當RXFIFO已滿，如還有信息被接收，此接收信息不被保存，且發(fā)出相應(yīng)的緩沖器溢出信號供CPU讀取處理。

表1 SJA1000的寄存器結(jié)構(gòu)及地址分配表

寄 存 器地 址寄存器名地 址寄存器名地 址控制寄存器CR0測試寄存器9

接
收
緩
沖
器

RDID020命令寄存器CMR1發(fā)TXID010RDID121狀態(tài)寄存器SR2送TXID111RXDATA122中斷寄存器IR3緩TXDATA112··接收代碼寄存器ASR4沖····接收屏蔽寄存器AMR5器····位定時寄存器BTR06T··RXDATA929位定時寄存器BTR17XTXDATA819時鐘分頻寄存器OCR31輸出控制寄存器OCR8B　　

4 CAN協(xié)議通信格式

CAN協(xié)議通信格式中有四種幀格式：數(shù)據(jù)幀、遠程幀、出錯幀和超載幀。其中數(shù)據(jù)幀和遠程幀的發(fā)送需要在CPU控制下進行，而出錯幀和超載幀的發(fā)送則是在錯誤發(fā)生或超載發(fā)生時自動進行的。因此人們更關(guān)心前兩個幀的結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)如圖2所示。

一個完整的數(shù)據(jù)幀格式，除仲裁場、控制場、數(shù)據(jù)場外都是CAN控制器發(fā)送數(shù)據(jù)時自動加上去的，而仲裁場、控制場、數(shù)據(jù)場則必須由CPU控制給出。用SJA1000時，寫出發(fā)送緩沖器的TXID0、TXID1即設(shè)定了相應(yīng)的仲裁場和控制場。TXID0即為仲裁場的高8位，TXID1的高3位為仲裁場的低3位，仲裁場共11位。TXID1的第5位為RTR位，即遠程請求位，在數(shù)據(jù)幀中為“0”；TXID1低四位標示數(shù)據(jù)場所含字節(jié)數(shù)的多少，稱為DLC。RTR與DLC共同構(gòu)成控制場。發(fā)送的數(shù)據(jù)組成數(shù)據(jù)場，最多不超過

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