1、C8051F040中CAN控制器的應用摘要介紹8051040單片機內(nèi)部控制器的應用。詳細敘述此控制器的構成及其訪問方式， 指出在使用時是如何配置控 制器的相關控制寄存器，并且給出控制器在應用中的物理層硬件電路和應 用層軟件設計。關鍵詞控制器寄存器報文對象8051040單片機與總線連接的傳統(tǒng)方式 是將與總線控制器和總線收發(fā)器相連后再接入總線網(wǎng)絡，這樣使外圍電路 復雜化，整個系統(tǒng)受外部影響較大。為了解決這一問題，很多單片機廠商紛紛將控制器集成在單片機芯片 上。目前，單片機內(nèi)部集成的控制器有公司的68912128、公司的87591、公司的895101和895102、公司的87196和87196以及公

2、司的8051040等。不同單片機內(nèi)部控制器的使用方法有所不同，但存在著很多相似之處。這里以8051040為列詳細介紹其內(nèi)部控制器的使用方法，希望通過這篇文章能給初學帶來方便，并能和廣大的單片機愛好者就這一問題做進一 步的討論。18051040控制器構成及訪問方式8051040單片機是美國公司生產(chǎn)的 完全集成的混合信號系統(tǒng)級芯，具有與8051指令集完全兼容的-51內(nèi)核。它在一塊芯片上集成了構成一個單片機數(shù)據(jù)采樣或控制系統(tǒng)所需要 的幾乎所有模擬和數(shù)字外設及其它功能部件。它具有64、4352、控制器20、2個串行接口、5個16位定時器、12位轉(zhuǎn)換器、8位轉(zhuǎn)換器及12位轉(zhuǎn)換器等，它內(nèi)部還帶有接口，使調(diào)

3、試變得 非常方便。8051040內(nèi)部集成的控制器為控制器。 此控制器有以下幾部分構成內(nèi)核、報文與8051相互獨立、報文處理 狀態(tài)機制和控制寄存器。其結(jié)構框圖如圖1所示。 范文先生網(wǎng)收集整理在控制器里只有三個寄存器可通過-51中的特殊 功能寄存器直接訪問，其它的寄存器只能通過0、0和0寄存器以地址索引的方式間接訪問。在使用控制器時，重點和難點是對控制器的寄存器的使用，其內(nèi)部寄 存器的分類及其主要功能如下1控制器協(xié)議寄存器該協(xié)議寄存器是用來配 置控制器，處理各種中斷，監(jiān)控總線狀態(tài)以及置控制器為測試模式。控制器協(xié)議寄存器可使用8051特殊功能寄存器通過索引方式間接訪 問，其中有些還可以很方便的通過8

4、051內(nèi)部特殊功能寄存器直接尋址來 訪問。這部分的寄存器有控制寄存器0、狀態(tài)寄存器0、測試寄存器、錯誤 計數(shù)寄存器、位定時寄存器和波特率預比列因子擴展寄存器。其中，0、0和可通過8051特殊功能寄存器直接訪問，其它的只能通 過間接訪問。2報文對象接口寄存器控制器中有兩組報文對象接口寄存器，它們用 來配置報文中32個報文對象是用來向總線發(fā)送數(shù)據(jù)，還是從總線接收數(shù) 據(jù)。當其中的一組被設置為向報文中寫數(shù)據(jù)，另一組則從報文中讀取數(shù)據(jù)。利用此接口寄存器可以避免訪問報文與報文接收和發(fā)送緩沖轉(zhuǎn)移之 間的沖突。所有的報文對象都存儲在報文里面，通過報文對象寄存器對其進行訪 問和配置，這些寄存器要通過8051的0

5、和0寄存器，使用間接索引地址 方式來訪問。這部分寄存器有命令請求寄存器、命令屏蔽寄存器、屏蔽寄存器1、屏蔽寄存器2、仲裁寄存器1、仲裁寄存器2、報文控制寄存器、數(shù)據(jù)寄存 器1、數(shù)據(jù)寄存器2、數(shù)據(jù)寄存器1和數(shù)據(jù)寄存器2。3報文處理寄存器所有的報文處理寄存器都是只讀寄存器。 通過讀取它們的值可以實時地判斷相應報文對象的狀態(tài)，從而使控制 器能正確運行。它們的標識位由0、0和0通過索引方式間接來訪問。 報文處理寄存器提供中斷、錯誤、發(fā)送接收請求和新數(shù)據(jù)信息。 這部分的寄存器包括中斷寄存器、發(fā)送請求寄存器、新數(shù)據(jù)寄存器、 中斷隊列寄存器和報文有效寄存器。那么，通過0、0和0寄存器以索引方式間接訪問控制器

6、中寄存器的 過程會怎樣呢？因為每個控制器寄存器都有一個索引號，如果要訪問某一 控制寄存器，只需將此寄存器的索引號寫入0寄存器，而數(shù)據(jù)讀寫操作通 過0和0來完成。例如如果需要對位定時寄存器重新配置時，只需向0寄存器中寫入003，將新配置的數(shù)據(jù)的低字節(jié)寫入0中，高字節(jié)寫入0中。2控制器應用時寄存器配置下面就控制器在應用時，根據(jù)所要完成功 能的不同而需要做的不同配置做具體描述。這包括報文對象初始化處理、發(fā)送對象配置、接收對象配置、中斷處 理配置；另外，還有發(fā)送對象的更新、位定時寄存器等配置。21報文對象初始化處理報文中的報文對象除、 、和配置不受芯片復位 的影響。所有的報文對象在使用前必須由來初始化

7、為零或者被設置為無效。報文對象的配置是通過相應的接口寄存器來設置其屏蔽碼、仲裁場、 控制場和數(shù)據(jù)場值，而這一設置過程由相應的命令請求寄存器來完成。當控制寄存器中的位置零， 內(nèi)核中的協(xié)議控制器狀態(tài)機制和報文處理 狀態(tài)機制將控制_的內(nèi)部數(shù)據(jù)流。接收到的報文通過接收濾波后都存放在報文中，而得到傳輸請求的報 文都要移入內(nèi)核的移位寄存器中并通過總線傳出。22發(fā)送對象的配置當報文對象作為發(fā)送對象時，仲裁寄存器28-0和位將被應用，它們定義了即將發(fā)送的報文識別符和類型，如果使用11位 識別符標準幀，那么使用的是2818，而170將被忽視。如果位被置位，則位在此報文對象被成功發(fā)送后被置位；如果位被置 位，在接

8、收到匹配的遠程幀將引起位被置位。若數(shù)據(jù)寄存器3-0，0-7將被使用，和在數(shù)據(jù)有效前不會被置位。屏蔽寄存器28-0、和位可以用來=1允許相同識別符的數(shù)據(jù)幀組被 接收。24中斷處理在所有中斷中， 狀態(tài)中斷具有最高優(yōu)先級， 報文對象的中 斷優(yōu)先級隨著報文編號的增大而減小。如果有幾個中斷產(chǎn)生，那么中斷寄存器將指向優(yōu)先級最高的中斷，而 不是按中斷先后順序排列。狀態(tài)中斷通過讀取狀態(tài)寄存器來清除，報文中斷通過清除報文對象的 位來清除。處于中斷寄存器中的中斷識別符能表明中斷的原因，如果這個寄存器 的值為0，沒有中斷產(chǎn)生；否則，有中斷發(fā)生。控制著狀態(tài)寄存器的改變是否可以引起中斷控制寄存器中的和位；當 中斷寄存器

9、的值不為0控制寄存器中的位時中斷隊列是否有效。有兩種方式判斷報文中斷源，每一種是判斷中斷寄存器中的位；另一 種是順序掃描中斷發(fā)生寄存器。圖23控制器的應用總線一般用在工業(yè)檢測和控制現(xiàn)場，它將各功能 模塊連接在一起組成一個現(xiàn)場級通信網(wǎng)絡。在本應用中， 總線完成下位機各部分之間的通信以及各下位機與上位 機之間的通信。下位機以單片機8051040為核心，上位機由機構成。 下位機的通信物理層的電路在下面將做詳細說明，為了完成上位機與 下位機的通信，需要外加一塊-通信卡。31控制器外圍硬件電路實現(xiàn)由于內(nèi)部的控制器只是個協(xié)議控制器， 不能提供物理層驅(qū)動，所以在使用時還需外加總線收發(fā)器，常用的總線收發(fā) 器有

10、公司的82250收發(fā)器、高速1050收發(fā)器等。這里使用的是82250收發(fā)器、高速1050收發(fā)器等。這里使用的是82250收發(fā)器， 它可提高總線的差動發(fā)送和接收能力。它與11898標準完全兼容，有三種不同的工作方式，即高速、斜率控 制和待機，可根據(jù)實際情況選擇。此通信物理層電路圖如圖2所示。 為了進一步提高系統(tǒng)的抗干擾能力，在控制器引腳、和收發(fā)器822 50之間并不是直接相連，而是通過由高速光耦6137構成的隔離電路 后再與82250相連，這樣就可以很好的實現(xiàn)總線上各節(jié)點的電氣隔離。這部分增加了節(jié)點的復雜性，但它卻提高了節(jié)點的穩(wěn)定性和安全性。在80250與總線接口部分也采用了一些安全和抗干擾措施

11、。82250的和引腳各自通過一個5Q的電阻與總線相連，電阻可起到一定的限流作用，從而保護82250免受過流的沖擊。在和與地之間各自接一個30的小電容，可以起到濾除總線上的高頻 干擾和防電磁輻射的能力。另外，在和之間并聯(lián)一個15的瞬態(tài)電壓抑制二極管， 可以保護80250在瞬間高電壓情況下而不受損壞。82250的腳上接有一個下拉電阻，電阻的大小可根據(jù)總線速率適當?shù)恼{(diào)整，其值一般在16Q140Q之間，圖2中選用47Q。8051040供電電源為2736,其所有口允許5極限值為58輸入，但是 輸出電平為。而82250為5系統(tǒng)，為了能夠驅(qū)動其工作，在引腳上拉一上拉電阻，其值為47Q。32通信軟件實現(xiàn)此下位

12、機通信部分主要完成的任務是將現(xiàn)場檢測到 的數(shù)據(jù)傳送給上位機或其它的下位機節(jié)點；同時，上位機可以對下位機的 相關參考進行設置，即下位機還須接收一定量的數(shù)據(jù)。由上可知，此節(jié)點的通信主要包括系統(tǒng)初始化程序、發(fā)送程序、接收 程序等。軟件部分設計的好壞將直接決定系統(tǒng)能否正常工作，對于初次接觸總 線系統(tǒng)的設計人員來說是一個難點，也是一個重點。在本例中，系統(tǒng)軟件采用結(jié)構化程序設計方案，使其具有較好的模塊 性和可移植性，對于不同的系統(tǒng)功能或不同的應用環(huán)境，可以方便地進行 編程重組。321系統(tǒng)初始化初始化初始化程序主要完成對所有的報文對象進 行初始化一般將所有值置零，對控制寄存器0、位定時寄存器進行設置，還要對

13、發(fā)送報文對象和接收報文對象分別進行初始化。其中，位定時寄存器的設置較為復雜，這里我們使用外部晶振為8， 通信速率為500，得到的初始值為02301。主程序中規(guī)定對象初始化、發(fā)送和接收初始化，最后才啟動處理機制對和0初始化，下面為啟動程序_=0_;*指向0頁面*0|=041;*將和置1開始 初始化*0=；*指向位定時寄存器進行配置*0=02301;*位率為500*0|=006;*允許全局中斷，和置位*0&二041;*清楚和位，啟動狀態(tài)機制*322發(fā)送程 序報文發(fā)送是由控制器自動完成的，用戶只需根據(jù)接收到的遠程幀的識別 符，將對應的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到發(fā)送緩沖寄存器，然后將此報文對象的編碼寫入 命令

14、請求寄存器啟動發(fā)送即可，而發(fā)送由硬件來完成。這里， 我們使用定時更新發(fā)送報文對象中的數(shù)據(jù)， 數(shù)據(jù)的發(fā)送有控制 器自動完成，當其收到一個遠程幀時，就將具有相同識別符的數(shù)據(jù)幀發(fā)送 出去。其發(fā)送程序結(jié)構如下_=0_;*指向0頁面*0=1；*向1命令屏蔽寄存器 寫入命令*0=00083；0=12；*指向1仲裁寄存器2*0|=080;0=11;*指向數(shù)據(jù)場的第一個字節(jié)*=0;0=_;*將4字節(jié)數(shù)據(jù)寫入 發(fā)送緩沖器*0=1；0=;*將報文對象編號寫入，則數(shù)據(jù)發(fā)送到對應的報文對 象中*323接收程序報文的接收與發(fā)送一樣，是由控制器自動完成的，接 收程序只需從接收緩存器中讀取接收的數(shù)據(jù)，再進行相應的處理即可。

15、其基本方法與發(fā)送程序一致，只是接收程序采用中斷方式。在此應用中，接收程序主要接收上位機對下位機的參數(shù)設置數(shù)據(jù)，只 有當修改時才需要接收數(shù)據(jù)，所以采用中斷方式處理比較合適。接收程序結(jié)構如下_=0_;*指向0頁面*0=1；*向1命令屏蔽寄存器寫 入命令*0=00083；0=12；*指向1仲裁寄存器2*0|=080;0=11;*指向數(shù)據(jù)場 的第一個字節(jié)*=0;0=_;*將4字節(jié)數(shù)據(jù)寫入發(fā)送緩沖器*0=1；0=;*將報文 對象編號寫入，則數(shù)據(jù)發(fā)送到對應的報文對象中*323接收程序報文的接 收與發(fā)送一樣，是由控制器自動完成的，接收程序只需從接收緩存器中讀 取接收的數(shù)據(jù)，再進行相應的處理即可。其基本方法與發(fā)送程序一致，只是接收程序采用中斷方式。在此應用中，接收程序主要接收上位機對下位機的參數(shù)設置數(shù)據(jù)，只 有當修改時才需要接收數(shù)據(jù)，所以采用中斷方式處理比較合適。接收程序結(jié)構如下_=0_；*指向0頁面*0=2；*向2命令屏蔽寄存器寫