CAN总线地使用.docx

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CAN总线地使用

CAN总线的使用

1、硬件连接方式

硬件电路如下图所示：

图中，D1（IL712）是磁隔离器件，其作用为了使各下井仪之间实现电气隔离。

各下井仪需要为D1提供两组＋5V电源，图中标为VCC1和VCC2。

其中，VCC1为仪器部数字电源，提供给单片机C8051F041和其它数字电路；VCC2是隔离电源，用于给IL712和TJA1050供电，电源电流应大于75mA。

C1、C2为两组电源的滤波电容。

D1的2脚与C8051F041（图中未画）的7脚（CANTX）直接连接，D1的3脚与C8051F041的6脚（CANRX）直接连接。

D2（TJA1050）为CAN总线收发器，该器件应用VCC2供电。

C3为该器件的滤波电容。

D2的输出CANH（6脚）、CANL（7脚）直接连接到下井仪的总线上。

R1、R2、C4为CAN总线终端匹配电阻的接法，这三个器件只需要在处在下井仪串上下两端的仪器中需要。

即：

在某仪器中，如果CAN总线是贯通线，则不能连接这三个器件，反之，如果在该仪器中，如果CAN总线不是贯通线，则需要连接这三个器件。

输出的CANH和CANL应双绞。

2、软件使用方法

编程者应该熟悉以下两本资料：

《C8051F040/1/2/3/4/5/6/7混合信号ISPFLASH微控制器数据手册》

《Bosch’sC_CANUser’sManual》

在下井仪中建议采用C8051F041或C8051F040单片机，该单片机部集成了BoschCAN控制器。

以下简要介绍C8051F04x单片机和BoschCAN控制器及其软件编程方法。

2.1C8041F04x单片机SFR的分页机制

C8051F04x系列MCU对CIP－51核和外设有几项关键性的改进，提高了整体性能。

其中与编程密切相关的一点是使用了SFR（特殊功能寄存器）分页机制，允许器件将很多SFR映射到0X80～0XFF这个存储器空间。

C8051F04x器件使用了5个SFR页：

0、1、2、3和F。

使用特殊功能寄存器页选择寄存器SFRPAGE来选择SFR页。

因此，读、写一个SFR的步骤为：

1.用SFRPAGE寄存器选择相应的SFR页号。

2.用直接寻址方式读、写特殊功能寄存器。

（与以前的用法相同）。

使用CAN控制器时，需要将SFRPAGE设置为1（用指令movsfrpage,#1）。

编程中用到的其它特殊功能寄存器可参看数据手册说明。

2.2C8041F04x单片机中CAN相关特殊功能寄存器

参看数据手册第201～203页。

2.2.1CAN控制器寄存器的访问方式

可以直接通过访问一般SFR方式访问的寄存器共有6个：

CAN0CNCAN控制寄存器

CAN0STACAN状态寄存器

CAN0TSTCAN测试寄存器

CAN0ADR寄存器索引地址

CAN0DATH数据字高字节

CAN0DATL数据字低字节

其它CAN控制器寄存器只能通过CAN0ADR、CAN0DATH、CAN0DATL访问。

访问方式：

先向CAN0ADR中写入待访问CAN控制器寄存器的索引号，然后通过CAN0DATH写入或读出高字节，通过CAN0DATL写入或读出低字节。

例如：

0X5号寄存器其中写入0X1234h，可采用以下三条指令：

movcan0adr,#0x5movcan0dath,#12hmovcan0datl,#34h

对于某些索引地址，在向can0datl进行写入或读出操作后，can0adr有自动加1功能，因此必须向操作can0dath，再操作can0datl。

CAN0CN、CAN0STA、CAN0TST也有索引地址，也可以通过地址索引方式访问。

2.2.3CAN控制器寄存器组成

CAN控制器寄存器可分为以下几类：

2.2.3.1CAN控制器协议相关寄存器

1CAN控制寄存器（索引地址＝0x00）

res

Test

CCE

DAR

CANIF

EIE

SIE

Init

Test＝1测试模式Test＝0正常工作模式一般将Test位置0

CCE＝1时可以控制更改位定时寄存器一般将CCE位置0

DAR禁止自动重发功能使用中将该位置1

CANIFCAN中断标志

EIE错误中断使能

SIE状态中断使能

IECAN中断使能

Init初始化时将该位置1，正常工作时将该位置0

2CAN状态寄存器（索引地址＝0x01）

res

Res

BOff

EWarn

EPass

RxOK

TxOK

LEC

该寄存器反映CAN控制器的状态。

BOff处于离线状态（＝1）

EWarn警告状态（＝1说明错误计数器中至少有一个达到错误警告的极限值）

EPass处于被动错误状态

RxOK自上次这位被清0后，又成功地收到一条消息

TxOK自上次这位被清0后，又成功地发送一条消息

LECCAN总线上最后一次错误的类型

3CAN错误计数器（索引地址＝0x02）

REC6－0

TEC7－0

RP接收被动错误达到CAN协议规定的被动错误水平（＝1）

REC6－0接收错误计数器，记录接收错误的次数

TEC7－0发送错误计数器，记录发送错误的次数

4CAN位定时寄存器（索引地址＝0x03）

res

Tseg2

Tseg1

SJW

BRP

该寄存器的设置与CAN总线通讯的波特率有关，各下井仪需统一设定，各位含义可参看CAN控制器用户手册。

5CAN测试寄存器（索引地址＝0x04）

res

Res

Tx1

Tx0

Lback

Silent

Basic

res

该寄存器只有在CAN控制寄存器中的Test位＝1时才有效，用于测试CAN总线的通讯功能，在正常工作时不使用。

6CAN位定时扩展寄存器（索引地址＝0x06）

res

BRPE

该寄存器的设置与CAN总线通讯的波特率有关，各下井仪需统一设定，各位含义可参看CAN控制器用户手册。

2.2.3.2消息对象接口寄存器

CAN控制器中有一块消息RAM，可以存储32条消息对象，每条消息对象中包含8字节有用数据及其它协议相关控制信息。

CPU访问消息RAM中任何一条消息对象都必须通过消息对象接口寄存器完成。

CAN控制器中共有两套消息对象接口寄存器IF1和IF2。

IF1和IF2除了在测试模式下的用法有所不同外，在正常工作时用法相同。

可以将一套用于将数据写入消息RAM，另一套用于从消息RAM中读取数据。

在此，只介绍IF1寄存器组的用法。

1IF1命令请求寄存器（索引地址＝0x08）

MessageNumber为消息对象的编号，有效值为0x01～0x20，分别对应32个消息对象，用于设定要访问的消息对象的编号。

CPU向命令请求寄存器中写入消息编号后，消息就在IF1寄存器组与消息RAM之间开始传送。

随着写操作，Busy位自动置1，传送过程完成后，Busy自动清0。

因此，必须在完成IF1寄存器组中其它寄存器的设置后，再向IF1命令请求寄存器写入消息编号。

2IF1命令掩码寄存器（索引地址＝0x09）

IF1命令掩码寄存器中的控制位指定传输方向，并选择消息对象的哪些位作为数据传输的目的或源。

WR/RD读/写

1写：

数据从IF1送到消息RAM中

0读：

数据从消息送到IF1

Mask存取Mask位

1传输IdentifierMask＋Mdir＋MXtd位

0屏蔽位不变化

Arb存取仲裁位

1传输IdentifierMask＋Dir＋Xtd＋Msgval位

0仲裁位不变化

Control存取控制位

1传输控制位到消息RAM中

0控制位不变化

ClrIntPnd清除中断请求位

读操作时1清除消息RAM中的IntPnd位

0不改变IntPnd位

在写操作时，此位被忽略

TxRqst/NewDat存取传输请求位

读操作时1清除消息对象中的NewDat位

0不改变NewDat位

写操作时1将传输请求位置1

0不改变传输请求位

DataA存取数据字节0－3

1传输数据字节0－3

0不改变数据字节0－3

DataB存取数据字节4－7

1传输数据字节4－7

0不改变数据字节4－7

3IF1掩码1（索引地址＝0x0a）、IF1掩码2（索引地址＝0x0b）

Msk28－Msk0

1相应的位使用接受过滤

0消息对象的ID号中对应位不用于接受过滤

MXtd

1在接受过滤中使用扩展ID号0不使用扩展ID号

MDir

1消息方向位Dir用于接受过滤中

0消息方向位Dir在接受过滤中不使用

4IF1仲裁1（索引地址＝0x0c）、IF1仲裁2（索引地址＝0x0d）

ID28－ID0消息对象的ID号

标准帧只使用ID28－ID18

MsgVal

1该消息对象已经配置，消息处理器纳入处理

0消息处理器不考虑该消息对象

Xtd

1使用29位ID号（扩展帧）

0使用11位ID号（标准帧）下井仪器中一律采用标准帧

Dir

1消息对象方向为发送，消息对象作为数据帧传送

0消息对象方向为接收，收到匹配ID号的数据帧时，存储在该消息对象中

4IF1消息控制（索引地址＝0x0e）

NewDat1消息处理器或CPU向消息对象中写入了新的数据

MsgLst1CPU丢失了消息

IntPnd1该消息对象是中断源

UMask1使用屏蔽（Msk28－Msk0，MXtd，Mdir）作为接受过滤

TxIE1成功地发送一条消息

RxIE1成功地接收一条消息

RmtEn1远程帧使能下井仪中不使用远程帧

TxRqst1该消息对象请求发送，尚未完成

Eob1单个的消息对象或一个FIFO缓存的最后一个消息对象

DLC3-0数据长度0－8

5IF1数据A1、A2、B1、B2

8字节有效数据

2.2.3.3消息处理器寄存器

这些只读寄存器用于向CPU提供有关消息对象的信息

消息RAM中可以存储32条消息对象，每个消息对象都包含了2.2.3.2中说明的可与IF1交互的信息位。

消息处理器寄存器的所有信息都是32位，每位分别对应一条消息对象。

1发送请求1、发送请求2

1说明该消息对象被请求发送，还没有完成发送

2新数据1、新数据2

1说明该消息对象中写入了新数据

CPU可以通过读取该位，检查哪个消息对象的数据部分被更新了。

3中断标志1、中断标志2

1指明该消息对象是一个中断源

4消息有效1、消息有效2

1该消息已经配置好，消息处理器予以考虑

3、软件编程示例

软件编程需要实现三个功能：

1初始化（设定位定时寄存器及消息对象）

2发送消息

3读取接收的消息

3.1初始化位定时寄存器示例

movsfrpage,#1;将Sfrpage指向can0page页

movcan0cn,#41h;init位＝1CCE＝1允许写位定时寄存器

movcan0adr,#3;地址寄存器指向位定时寄存器

movcan0dath,#18h;先写高字节

movcan0datl,#40h;位定时寄存器设为0x1840

3.2初始化接收消息对象示例

初始化对象的作用是设置消息对象需要实现的功能，即设置CAN控制器部的消息RAM中某个消息对象的各个位域值。

①设定该对象用于发送还是接收；

②设定该对象接收或发送的ID号，如用于接收还需要设定是否使用接受过滤功能；

初始化对象通过IF1或IF2寄存器组完成设置，首先确定要设置的消息对象的性质。

在此，假设初始化消息RAM（共20个消息对象）中的第一个对象，作用是只接受ID＝11的数据。

假设我们用IF1寄存器组设置消息对象。

首先确定消息对象的各个位域的值：

ID＝11转换为2进制数为1011b

以下根据要求确定IF1各个寄存器的值：

①IF1Mask1（掩码）的值为0000h（因为我们约定使用11位ID的标准帧，所以有用的ID位仅为ID28～ID18，Mask15－0为未用位，设为0）

②IF1Mask2的值为1FFCh（含义：

MXtd＝0表示在接受过滤中不使用扩展ID号，MDir＝0表示在接受过滤中不考虑数据传输方向，后面为11位1表示只接受与ID＝IF1Arb中设定ID号的数据帧，最后两位对应与ID17、ID16因未使用设为0）

③IF1Arb1（仲裁）的值为0000h（理由同①）

④IF1Arb2的值为802Ch（含义：

MsgVal＝1表示设置该消息RAM有效，如该位＝0，相当与该消息RAM不在使用中；Dir＝0表示设定为接受消息；后面为ID号×4的二进制数，因为最低两位为ID17、ID16）

⑤IF1消息控制值为1088h（含义：

UMask＝1表示设置消息过滤功能；Eob＝1表示该消息对象不属于一个FIFO；DLC3-0=8表示发送8字节数据，不影响接收过程，接收完成后，自动填充接收到的有效字节数）。

⑥IF1命令掩码寄存器值为00F0h（含义：

WR＝1表示从IF1向消息RAM写；Mask＝1表示传输IDMask＋Mdir＋MXtd到消息对象中；Arb＝1表示传输ID＋Dir＋Xtd＋Msgval到消息对象中；Control＝1表示传输控制位到消息对象中）

⑦IF1命令请求寄存器值为0001h（含义传送IF1寄存器组容到第一个报文对象中；这个寄存器必须在设置完IF1的其它寄存器后再写，因为一旦向这个寄存器中写入值后，IF1寄存器组与消息RAM就开始交换数据了。

以下是程序代码：

movsfrpage,#1

movcan0adr,#9

movcan0dath,#00h;这句可以省略

movcan0datl,0f0h;执行完后can0adr自动加1

movcan0dath,#0

movcan0datl,#0

movcan0dath,ifxmask2h

movcan0datl,ifxmask2l

movcan0dath,#0

movcan0datl,#0

movcan0dath,1fh

movcan0datl,fch

movcan0dath,00h

movcan0datl,00h

movcan0dath,#80h

movcan0datl,#2ch

movcan0dath,#10h

movcan0datl,#08h

movcan0adr,#8

movcan0dath,#00h;这句可以省略

movcan0datl,#01h

3.3读取消息示例

在此，假设上述设置中，消息RAM中的第一个对象中收到了新的数据，可通过以下程序读取。

在此，我们只通过IF2寄存器组读取数据，而不考虑其它位的读取。

将读取的8字节数据放在30h～37h单元中，有效字节个数放在38h单元中。

movsfrpage,#1

movcan0adr,#21h

movcan0dath,#00h;这句可省略

movcan0datl,#1fh

movcan0adr,#20h

movcan0dath,#00h;这句可省略

movcan0datl,#01h

here:

mova,can0dath

jbacc.7,here;等待传送完成

movcan0adr,#26h

mova,can0datl

anla,#0fh

mov30h,can0dath

mov31h,can0datl

mov32h,can0dath

mov33h,can0datl

mov34h,can0dath

mov35h,can0datl

mov36h,can0dath

mov37h,can0datl

3.4初始化发送消息对象示例

在此，假设初始化消息RAM（共20个消息对象）中的第一个对象，作用是发送ID＝11的数据。

假设我们需要发送8字节数据，用IF1寄存器组设置消息对象。

首先确定消息对象的各个位域的值：

ID＝11转换为2进制数为1011b

以下根据要求确定IF1各个寄存器的值：

①IF1Mask1（掩码）的值对于发送无作用，可以不设置

②IF1Mask2的值对于发送无作用，可以不设置

③IF1Arb1（仲裁）的值为0000h（理由同①）

④IF1Arb2的值为A02Ch（含义：

MsgVal＝1表示设置该消息RAM有效，如该位＝0，相当与该消息RAM不在使用中；Dir＝1表示设定为发送消息；后面为ID号×4的二进制数，因为最低两位为ID17、ID16）

⑤IF1消息控制值为0088h（含义：

Eob＝1表示该消息对象不属于一个FIFO；DLC3-0=8表示发送8字节数据，如果发送小于8字节数据，则该为相应值）。

⑥IF1命令掩码寄存器值为00b0h（含义：

WR＝1表示从IF1向消息RAM写；Arb＝1表示传输ID＋Dir＋Xtd＋Msgval到消息对象中；Control＝1表示传输控制位到消息对象中）

以下是程序代码：

movsfrpage,#1

movcan0adr,#9

movcan0dath,#00h;这句可以省略

movcan0datl,0b0h;执行完后can0adr自动加1

movcan0adr，#0ch

movcan0dath,#0

movcan0datl,#0

movcan0dath,0a0h

movcan0datl,2ch

movcan0dath,00h

movcan0datl,88h

movcan0adr,#8

movcan0dath,#00h;这句可以省略

movcan0datl,#01h

3.5发送消息示例

在此，假设上述设置中，用消息RAM中的第一个对象发送数据。

在此，我们通过IF1寄存器组发送数据。

将读取的8字节数据放在30h～37h单元中，有效字节个数放在38h单元中。

movsfrpage,#1

movcan0adr,#09h

movcan0datl,#97h

movcan0adr,#0eh

movcan0dath,#01h

mova,38h

orla,#80h

movcan0datl,a

movcan0dath,30h

movcan0datl,31h

movcan0dath,32h

movcan0datl,33h

movcan0dath,34h

movcan0datl,35h

movcan0dath,36h

movcan0datl,37h

movcan0adr,#08h

movcan0dath,#00h;这句可省略

movcan0datl,#01h

执行完后，CAN控制器便开始自动发送数据。

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