CAN总线系列讲座第三讲CAN控制器和收发器

CAN总线系列讲座第三讲——CAN控制器和收发器一CAN控制器官方定义：CAN控制器用于将欲收发的信息（报文），转换为符合CAN规范的CAN帧，通过CAN收发器，在CAN-bus上交换信息。举个便于理解的例子:就像您发快递一样,要根据快递公司提供的快递单填写具体的信息(发件人和收件人的地址、联系电话等),快递公司将之标准化（统一的快递单格式，并对每一件快递进行编号），随后才能传递信息（您快递的具体东西，如文件、衣服、手机等）。（1）CAN控制器分类CAN控制器芯片分为两类：一类是独立的控制器芯片，如SJA1000；另一类是和微控制器做在一起，如NXP半导体公司的Cortex-M0内核LPC11Cxx系列微控制器、LPC2000系列32位ARM微控制器。CAN控制器的大致分类及相应的产品可参见表1。表1CAN控制器分类及相应产品型号类别产品举例独立CAN控制器NXP半导体的SJF1000CCT、SJA1000、SJA1000T集成CAN控制器的单片机NXP半导体的P87C591等CAN控制器的ARM芯片NXP半导体的LPC11Cxx系列微控制器；TI半导体Stellaris(群星)系列ARM的S2000、S5000、S8000、S9000系列（2）CAN控制器的工作原理为了便于读者理解CAN控制器的工作原理，下面给出了一个SJA1000CAN控制器的经过简化的结构框图如图1所示。图1CAN控制器结构示意接口管理逻辑接口管理逻辑如图1所示。接口管理逻辑用于连接外部主控制器，解释来自主控制器的命令，控制CAN控制器寄存器的寻址，并向主控制器提供中断信息和状态信息。CAN核心模块CAN核心模块如图1所示。收到一个报文时，CAN核心模块根据CAN规范将串行位流转换成用于接收的并行数据，发送一个报文时则相反。发送缓冲器发送缓冲器如图1所示。发送缓冲器用于存储一个完整的报文，当CAN控制器发送初始化时，接口管理逻辑会使CAN核心模块从发送缓冲器读CAN报文。验收滤波器验收滤波器如图1所示，验收滤波器可以根据用户的编程设置，过滤掉无须接收的报文。接收FIFO接收FIFO如图1所示。接收FIFO是验收滤波器和主控制器之间的接口，用于存储从CAN总线上接收的所有报文。工作模式CAN控制器可以有两种工作模式（BasicCAN和PeliCAN）。BasicCAN仅支持标准模式，PeliCAN支持CAN2.0B的标准模式和扩展模式。二CAN收发器官方定义：CAN收发器是CAN控制器和物理总线之间的接口，将CAN控制器的逻辑电平转换为CAN总线的差分电平，在两条有差分电压的总线电缆上传输数据。举个便于理解的例子:这类似于快递员，负责收发快递的工作。目前市面上常见CAN收发器的分类及相应产品参见表2。表2CAN收发器分类及相应产品CAN收发器分类描述相应产品隔离CAN收发器隔离CAN收发器的主要功能是将CAN控制器的逻辑电平转换为CAN总线的差分电平，并且具隔离功能、ESD保护功能及TVS管防总线过压CTM1050系列、CTM8250系列、CTM8251系列通用CAN收发器—NXP半导体的PCA82C250、PCA82C251高速CAN收发器支持较高的CAN通信速率NXP半导体的TJA1050、TJA1040、TJA1041/1041A容错CAN收发器在总线出现破损或短路情况下，容错性CAN收发器依然可以维持运行。这类收发器对于容易出现故障的领域，具有至关重要的意义NXP半导体的TJA1054、TJA1054A、TJA1055、TJA1055/3三CAN-bus接口电路保护器件在汽车电子中，CAN-bus系统往往用于对安全至关重要的功能，比如引擎控制、ABS系统以及气囊等，如果受到干扰导致工作失常将出现严重事故；此外，在不受到干扰的的同时，CAN-bus系统也不能干扰其它电子元件；所以CAN-bus系统必须满足电磁干扰（EMI）和静电放电（ESD）标准的严格要求。此外，在许多场合CAN-bus接口有可能会遭到雷电、大电流浪涌的冲击（例如许多户外安装的设备），所以还需要使用保护器件以防浪涌。（1）共模扼流圈。如：EPCOSB8793。（2）ESD防护。常见的CAN-bus专用ESD保护元件型号有NXPPESD1CAN或OnsemiNUP2105L等ESD元件。推荐CAN总线学习书籍及学习板：1、《CAN总线嵌入式开发——从入门到实战》,牛跃听周立功等编著，北京航空航天大学出版社，2012-1-1，ＩＳＢＮ97875124069192、《CAN总线应用层协议实例解析》,牛跃听周立功等编著，北京航空航天大学出版社，2014，ＩＳＢＮ9787512415652