第5章下 CAN总线技术

工业控制网络（现场总线）5.4独立CAN控制器SJA10005.4.1特性5.4.2一般说明5.4.3方框图5.4.4引脚排列5.4.5功能说明5.4.6极限值5.4.7热特性5.4.8直流特性5.4.9交流特性河南机电高等专科学校罗克韦尔自动化实验室5.4.1特性与PCA82C200独立CAN控制器引脚兼容；与PCA82C200独立CAN控制器电气兼容；PCA82C200模式（BasicCAN模式是默认的）；扩展的接收缓冲器（64字节FIFO）；与CAN2.0B协议兼容(在PCA82C200兼容模式中扩展帧认可)；既支持29位标识符，也支持11位标识符；河南机电高等专科学校罗克韦尔自动化实验室5.4.1特性位速率可达1Mbps；PeliCAN模式扩展：24MHz时钟频率；与各种微控制器的接口；可编程的CAN输出驱动器配置；扩展的环境温度范围（-40—125℃）。河南机电高等专科学校罗克韦尔自动化实验室5.4.2一般说明SJA1000CAN独立控制器是PHILIPS半导体PCA82C200CAN控制器（BasicCAN）的替代产品。另外，增加了一种新的工作模式（PeliCAN），这种模式支持具有很多新特性的CAN2.0B协议规范。两种封装形式：一种为28引脚的塑质双列式封装（DIP28）；另一种为28引脚的塑质小型线外封装（SO28）。河南机电高等专科学校罗克韦尔自动化实验室5.4.3方框图接口管理逻辑错误管理逻辑位定时逻辑复位振荡器位流处理器接受过滤器发送缓冲器RXFIFO接收缓冲器报文缓冲器内部总线地址/数据控制VDD3VSS3VSS2VDD2TX0TX1RX0RX1VDD13-7,11,162,1,28-2378228121513141920211817910SJA1000XTAL1XTAL2AD7-AD0VSS1RSTALE/AS、/CS、(/RD)/E、/WR、CLKOUT、MODE/INT河南机电高等专科学校罗克韦尔自动化实验室5.4.4引脚排列河南机电高等专科学校罗克韦尔自动化实验室5.4.5功能说明5.4.5.1CAN控制器模块的说明5.4.5.2CAN控制器的详细说明5.4.5.3BasicCAN模式5.4.5.4PeliCAN模式5.4.5.5公共寄存器河南机电高等专科学校罗克韦尔自动化实验室5.4.5.1CAN控制器模块的说明1.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。河南机电高等专科学校罗克韦尔自动化实验室5.4.5.1CAN控制器模块的说明2.发送缓冲器（TXB）发送缓冲器是CPU和位流处理器（BSP）之间的一个接口，能够存贮向CAN网络上发送的一个完整报文。缓冲器有13个字节长，由CPU写入、BSP读出。河南机电高等专科学校罗克韦尔自动化实验室5.4.5.1CAN控制器模块的说明3.接收缓冲器（RXB，RXFIFO）接收缓冲器是接受过滤器和CPU之间的一个接口，用来存贮从CAN总线上被接收并接受的报文。接收缓冲器（RXB）作为总长为64字节的接收FIFO(RXFIFO)的一个13字节窗口，可被CPU访问。在此FIFO的帮助下,当其它报文被接收时，CPU可以处理一个报文。河南机电高等专科学校罗克韦尔自动化实验室5.4.5.1CAN控制器模块的说明4.接受过滤器（ACF）接受过滤器将被接收的标识符与接受过滤器寄存器的内容相比较，并决定此报文是否应被接受。在可靠的接受测试情况下，此完整的报文将被存贮在FIFO中。河南机电高等专科学校罗克韦尔自动化实验室5.4.5.1CAN控制器模块的说明5.位流处理器（BSP）位流处理器是一个控制发送缓冲器、RXFIFO与CAN总线之间数据流的序列发生器。它还执行错误检测、仲裁、填充和CAN总线上的错误处理。河南机电高等专科学校罗克韦尔自动化实验室5.4.5.1CAN控制器模块的说明6.位定时逻辑（BTL）位定时逻辑监视串行CAN总线和处理与总线有关的位定时。它被同步于一个报文起始的“隐性至显性”总线跳变时的CAN总线上的位流（硬同步），以及重同步于一个报文接收期间的更多的跳变（软同步）。河南机电高等专科学校罗克韦尔自动化实验室5.4.5.1CAN控制器模块的说明7.错误管理逻辑（EML）EML负责媒体忙问控制子层上的错误界定。它接收来自BSP的错误报告，然后将错误统计量通知给BSP和IML河南机电高等专科学校罗克韦尔自动化实验室5.4.5.2CAN控制器的详细说明1.与PCA82C200兼容性（1）同步模式：在控制寄存器中的同步位（PCA82C200中的CR.6）被取消的。同步只有借助于CAN总线上的隐性至显性的跳变才是可能的。（2）时钟分频寄存器：时钟分频寄存器用来选择CAN工作模式(BasicCAN/PeliCAN)。默认状态对Motorola模式是12分频、对Intel模式是2分频。CBP位的置位使内部RX输入比较器被旁路，这样可以减少内部延时，如果一个外部收发器电路被使用。（3）接收缓冲器：PCA82C200中双接收缓冲器的概念被PeliCAN控制器中的接收FIFO所代替。多于2个的报文可被接收（多达64字节），直到一个数据溢出发生。（4）CAN2.0B：SJA1000被设计为支持全部CAN2.0B协议规范，这就意味着像扩展帧报文的处理一样，扩展的振荡器容差也是可实现的。河南机电高等专科学校罗克韦尔自动化实验室5.4.5.2CAN控制器的详细说明2.BasicCAN和PeliCAN模式的区别SJA1000的主要新特性：标准的和扩展的帧格式报文的接收和发送接收FIFO（64字节）用于标准帧和扩展帧的具有接收屏蔽寄存器和接收码寄存器的单/双接受过滤器河南机电高等专科学校罗克韦尔自动化实验室5.4.5.2CAN控制器的详细说明2.BasicCAN和PeliCAN模式的区别SJA1000的主要新特性：带有读/写访问的错误计数器可编程的错误报警极限最近错误代码寄存器对每一种CAN总线错误的错误中断具有详细位状态的仲裁丢失中断河南机电高等专科学校罗克韦尔自动化实验室5.4.5.2CAN控制器的详细说明2.BasicCAN和PeliCAN模式的区别SJA1000的主要新特性：单次-短发送（当错误或仲裁丢失时不重发）只听模式（CAN总线监听，无应答，无错误标志）支持热插（干扰-自由软件驱动的位速率检测）被硬件禁止的CLKOUT河南机电高等专科学校罗克韦尔自动化实验室5.4.5.3BasicCAN模式SJA1000对微控制器来说，是以存贮器-映像I/O设备出现的。两个设备的独立运行是由类似RAM的在片寄存器的实现来保证的。SJA1000地址区包括控制段和报文缓冲器。控制段在初始化加载期间是可被编程的，以配置通信参数（例如，位定时）。CAN总线上的通信也由微控制器通过该段来控制。在初始化期间，CLKOUT信号可以被编程为由微控制器决定的一个值。河南机电高等专科学校罗克韦尔自动化实验室5.4.5.3BasicCAN模式一个应被发送的报文必须被写入发送缓冲器。在成功接受后，微控制器可从接收缓冲器中读取被接收的报文，然后释放接收缓冲器以作后续使用。微控制器和SJA1000之间状态、控制和命令信号的交换都是在控制段中完成的。初始加载后，接受码和接受屏蔽寄存器、总线定时寄存器0和1以及输出控制寄存器的内容不应被改变。因此，只有当控制寄存器中的复位请求位被置为高时，这些寄存器才可被访问。对于寄存器访问，两种不同的模式必须加以区别：复位模式、运行模式。在硬件复位后或控制器进入总线脱离状态时，会自动进入复位模式。运行模式通过控制寄存器中的复位请求位的复位来激活。河南机电高等专科学校罗克韦尔自动化实验室5.4.5.3BasicCAN模式CAN控制器需具备/实现的功能及其对应的寄存器：确定CAN总线通信速率/位时间——总线定时寄存器0、总线定时寄存器1——初始化接收过滤——接收码寄存器、接收屏蔽寄存器——初始化输出驱动器配置——输出控制寄存器——初始化BsicCAN（默认）、PeliCAN模式的选择——初始化发送数据、接收数据——发送缓冲器、接收缓冲器——运行发送/接收数据过程当中的中断使能、状态指示以及命令设置——控制、状态和命令寄存器——运行错误计数寄存器、错误报警极限寄存器、模式寄存器、仲裁丢失捕捉寄存器、误码捕捉寄存器、报文计数器——PeliCAN模式河南机电高等专科学校罗克韦尔自动化实验室5.4.5.3BasicCAN模式河南机电高等专科学校罗克韦尔自动化实验室5.4.5.3BasicCAN模式河南机电高等专科学校罗克韦尔自动化实验室5.4.5.3BasicCAN模式河南机电高等专科学校罗克韦尔自动化实验室5.4.5.3BasicCAN模式检测到复位请求后会中止当前的一个报文接收/发送并进入复位模式。一旦复位请求位“1-0”跃变，CAN控制器就返回运行模式。河南机电高等专科学校罗克韦尔自动化实验室5.4.5.3BasicCAN模式河南机电高等专科学校罗克韦尔自动化实验室5.4.5.3BasicCAN模式河南机电高等专科学校罗克韦尔自动化实验室5.4.5.3BasicCAN模式总线定时寄存器0、总线定时寄存器1、输出控制寄存器、发送缓冲器、接收缓冲器的值在复位时不受影响。河南机电高等专科学校罗克韦尔自动化实验室5.4.5.3BasicCAN模式控制寄存器（CR）：用于改变CAN控制器的行为。这些位可以被相连接的微控制器置位或复位，微控制器将控制寄存器作为读/写存贮器来使用。位符号名称值功能CR.0RR复位请求1出现；检测到复位请求后，中止当前的一个报文发送/接收并进入复位模式0空缺；在复位请求位‘1-0’跃变时，SJA1000返回运行模式河南机电高等专科学校罗克韦尔自动化实验室5.4.5.3BasicCAN模式位符号名称值功能CR.7---保留；CR.6---保留；CR.5---保留；CR.4OIE溢出中断使能1使能；如果数据溢出位被置位，微控制器接收一个溢出中断信号（也可见状态寄存器；表3-10）0禁止；微控制器从SJA1000接收非溢出中断信号CR.3EIE错误中断使能1使能；如果错误或总线状态改变，微控制器接收一个错误中断信号（也可见状态寄存器；表3-10）0禁止；微控制器从SJA1000接收非错误中断信号CR.2TIE发送中断使能1使能；当一个报文被成功发送或发送缓冲器可再次被访问时（例如，中止发送命令后）,SJA1000发送一个发送中断信号给微控制器0禁止；微控制器从SJA1000接收非发送中断信号CR.1RIE接收中断使能1使能；当一个报文被无错接收时，SJA1000发出一个接收中断信号给微控制器0禁止；微控制器从SJA1000接收非发送中断信号河南机电高等专科学校罗克韦尔自动化实验室5.4.5.3BasicCAN模式命令寄存器对微控制器来说是只写存贮器。如果对该地址进行读访问，字节将被返回。两条命令之间至少需要一个内部时钟周期。位符号名称值功能CMR.7---保留CMR.6---保留CMR.5---保留CMR.4GTS进入睡眠1睡眠；如果没有CAN中断是挂起的，且没有总线活动，SJA1000进入睡眠状态0唤醒；SJA1000运行正常CMR.3CDO清除数据溢出1清除；数据溢出状态位被清除0无动作CMR.2RRB释放接收缓冲器1释放；作为RXFIFO中报文存贮空间的接收缓冲器被释放0无动作CMR.1AT中止发送1出现；如果不是已在进行中，一个挂起的发送请求被取消0空缺；无动作CMR.0TR发送请求1出现；一个报文将被发送0空缺；无动作河南机电高等专科学校罗克韦尔自动化实验室5.4.5.3BasicCAN模式状态寄存器的内容反映SJA1000的状态。状态寄存器对微控制器来说是只读存贮器。位符号名称值功能SR.7BS总线状态1总线脱离；SJA1000不参与总线活动0总线在线；SJA1000参与总线活动SR.6ES