1、第四章第四章 CANCAN網絡控制器及其相關芯片網絡控制器及其相關芯片nCANCAN總線收發器總線收發器PCA82C250/PCA82C251PCA82C250/PCA82C251n獨立的控制芯片獨立的控制芯片SJA1000SJA1000及其使用及其使用n帶有帶有CANCAN接口芯片的接口芯片的DSP2407DSP2407及其使用及其使用CANCAN總線收發器總線收發器PCA82C250/PCA82C251PCA82C250/PCA82C251nPCA82C250/251是CAN協議控制器和物理總線的接口。此器件對總線提供差動發送能力，對CAN控制器提供差動接收能力。又稱為總線驅動器。nPCA

2、82C251有更高的擊穿電壓，而且在隱性狀態小拉電流更小，在掉電情況小總線的輸出特性有一定改善收發器主要特性收發器主要特性n完全符合完全符合ISO11898ISO11898標準；標準；n高速率（最高達高速率（最高達1Mbps1Mbps）；）；n具有抗汽車環境中的瞬間干擾，保護總線能力；具有抗汽車環境中的瞬間干擾，保護總線能力；n斜率控制，降低射頻干擾（斜率控制，降低射頻干擾（RFIRFI）；）；n差分接收器，抗寬范圍的共模干擾，抗電磁干擾（差分接收器，抗寬范圍的共模干擾，抗電磁干擾（EMIEMI）n熱保護；熱保護；n防止電池和地之間的發生短路；防止電池和地之間的發生短路；n低電流待機模式；低電

3、流待機模式；n未上電的節點對總線無影響；未上電的節點對總線無影響；n可連接可連接110110個節點。個節點。PCA82C250PCA82C250功能框圖功能框圖接收器保護電路斜率/等待驅動器基準電壓硬件結構硬件結構符號管腳功能描述TXD1發送數據輸入GND2地VCC3電源電壓RXD4接收數據輸出Vref5參考電壓輸出CANL6低電平CAN電壓輸入/輸出CANH7高電平CAN電壓輸入/輸出RS8斜率電阻輸入 PCA82C250 PCA82C250管腳圖管腳圖 工作模式工作模式n高速模式高速模式n管腳8接地。在高速工作模式下，發送器輸出級晶體管將以盡可能快的速度打開、關閉。在這種模式下，不采取任何

4、措施用于限制上升斜率和下降斜率。建議使用屏蔽電纜以避免射頻干擾RFI問題。n斜率控制模式斜率控制模式n對于較低速度或較短總線長度，可使用非屏蔽雙絞線或平行線作為總線。為降低射頻干擾RFI，應限制上升斜率和下降斜率。上升斜率和下降斜率可通過由管腳8接至地的連接電阻進行控制。斜率正比于管腳8的電流輸出。 工作模式工作模式n準備模式準備模式n管腳8如果接至高電平，則電路進入低電流待機模式。在這種模式下，發送器被關閉，而接收器轉至低電流。管腳管腳RSRS選擇的三種不同工作模式選擇的三種不同工作模式在在RSRS管腳上強制條件管腳上強制條件模式模式管腳上電壓和電流管腳上電壓和電流VRS0.75VCCVRS

5、0.75VCC待機模式待機模式IRS|10A|IRS|10A|10AIRS10AIRS200A200A斜率控制模式斜率控制模式0.3VCCVRS0.6VCC0.3VCCVRS0.6VCCVRS0.3VCCVRS0.3VCC高速模式高速模式IRSIRS500A500A獨立的控制芯片獨立的控制芯片SJA1000SJA1000及其使用及其使用nSJA1000是一個獨立的CAN控制器，它在汽車和普通的工業應用上有先進的特征。由于它和PCA82C200在硬件和軟件都兼容，因此它將會替代PCA82C200，SJA1000有一系列先進的功能，適合于多種應用特別在系統優化診斷和維護方面非常重要。操作模式操作模

6、式nBasicCAN模式模式n和PCA82C200兼容。BasicCAN模式是上電后默認的操作模式，因此用PCA82C200開發的已有硬件和軟件，可以直接在SJA1000上使用而不用作任何修改。nPeliCAN模式模式n是新的操作模式。它能夠處理所有CAN2.0B規范的幀類型。而且它還提供一些增強功能，使SJA1000能應用于更寬的領域。 工作模式通過時鐘分頻寄存器中的CAN模式位來選擇，復位時默認模式是Basic CAN模式。SJA1000SJA1000控制器結構圖控制器結構圖n由主控制器進行管理控制、將欲收發的信息（報文），轉換為CAN規范的CAN幀，通過CAN收發器，在CAN BUS上交

7、換信息。CAN BUSCAN核心模塊發送緩沖器接口管理邏輯接收FIFO驗收濾波器主 控制器CAN收發器SJA1000SJA1000控制器結構控制器結構nCANCAN核心模塊核心模塊n根據CAN規范控制CAN幀的發送和接收。收到一個報文時，CAN核心模塊將串行位流轉換成用于的并行數據，發送一個報文時則相反。n 接口管理邏輯接口管理邏輯n用于連接外部主控制器。外部可以是微型控制器或任何其他器件，SJA1000通過復用的地址/數據總線，與主控制器聯系。SJA1000SJA1000控制器結構控制器結構n發送緩沖器發送緩沖器n用于存儲一個完整的擴展的或標準的報文。當主控制器初始發送時，接口管理邏輯會使C

8、AN核心模塊從發送緩沖器讀CAN報文。n驗收濾波器驗收濾波器n通過這個可編程的濾波器能確定主控制器要接收哪些報文。n 接收接收FIFOFIFOn用于存儲所有收到的報文，儲存報文的多少由工作模式決定，最多能存儲32個報文。因為數據超載可能性被大大降低，這使用戶能更靈活地指定中斷服務和中斷優先級。SJA1000SJA1000的內部結構及功能的內部結構及功能SJA1000SJA1000的內部結構及功能的內部結構及功能n接口管理邏輯（接口管理邏輯（IMLIML）n接口管理邏輯解釋來自CPU 的命令，控制CAN 寄存器的尋址，向主控制器提供中斷信息和狀態信息。由8位并行地址/數據總線和片選、讀、寫、時鐘

9、、使能等控制信號線與主控制CPU相連接。n發送緩沖器（發送緩沖器（TXBTXB） n發送緩沖器是CPU 和BSP（位流處理器）之間的接口，能夠存儲發送到CAN網絡上的完整信息，緩沖器長13個字節，由CPU 寫入、BSP 讀出。SJA1000SJA1000的內部結構及功能的內部結構及功能n接收緩沖器（接收緩沖器（RXBRXB，RXFIFORXFIFO） n 接收緩沖器是驗收濾波器和CPU之間的接口，用來儲存從CAN 總線上接收的信息，接收緩沖器（RXB，13個字節）作為接收FIFO（RXFIFO，長64個字節）的一個窗口，可被CPU訪問，CPU在此FIFO的支持下可以在處理信息的時候接收其它信息

10、。n驗收濾波器（驗收濾波器（ACFACF） n驗收濾波器把它其中的數據和接收的識別碼的內容相比較，以決定是否接收信息。在純粹的接收測試中，所有的信息都保存在RXFIFO中。SJA1000SJA1000的內部結構及功能的內部結構及功能n位流處理器（位流處理器（BSPBSP）n位流處理器是一個在發送緩沖器、RXFIFO 和CAN 總線之間，控制數據流的程序裝置，它還在CAN 總線上執行錯誤檢測、仲裁填充和錯誤處理。n位時序邏輯（位時序邏輯（BTLBTL）n 位時序邏輯監視串口的CAN總線和處理與總線有關的位時序。它在信息開頭的總線傳輸時同步CAN 總線位流（硬同步），接收信息時再次同步下一次傳送（

11、軟同步）BTL 還提供了可編程的間段來補償傳播延遲時間、相位轉換（例如：由于振蕩漂移）和定義采樣點和一位時間內的采樣次數。n錯誤管理邏輯（錯誤管理邏輯（EMLEML） nEML負責傳送層模塊的錯誤管制。它接收BSP 的出錯報告。通知BSP 和IML 進行錯誤統計。SJA1000SJA1000控制器引腳控制器引腳SJA1000 DIP28SJA1000 DIP28引腳圖引腳圖 SJA1000 控制器有DIP28（塑質雙列直插封裝）和SO28（塑質小型外線封裝）兩種形式SJA1000SJA1000引腳排列與引腳功能表引腳排列與引腳功能表符號符號引腳引腳說明說明AD7-AD02，1，28-23多路地

12、址多路地址/數據總線數據總線ALE/AS3ALE輸入信號輸入信號Intel模式模式AS輸入信號輸入信號Motorola模式模式/CS4片選輸入低電平允許訪問片選輸入低電平允許訪問SJA1000/RD/E5微控制器（微控制器（CPU）的）的/RD信號信號Intel模式或模式或E使能信號使能信號Motorola模模式式/WR6微控制器（微控制器（CPU）的）的/WR信號信號Intel模式或模式或RD/WR信號信號Motorola模式模式CLKOUT7SJA1000產生的提供給微控制器（產生的提供給微控制器（CPU）的時鐘輸出信號時鐘信）的時鐘輸出信號時鐘信號來源于內部振蕩器且通過編程驅動時鐘控制寄

13、存器的時鐘關閉號來源于內部振蕩器且通過編程驅動時鐘控制寄存器的時鐘關閉位可禁止該引腳位可禁止該引腳VSS18接地接地XTAL19輸入到振蕩器放大電路外部振蕩信號由此輸入注輸入到振蕩器放大電路外部振蕩信號由此輸入注1XTAL210振蕩放大電路輸出使用外部振蕩信號時左開路輸出注振蕩放大電路輸出使用外部振蕩信號時左開路輸出注1MODE11模式選擇輸入模式選擇輸入1=Intel模式模式0=Motorola模式模式VDD312輸出驅動的輸出驅動的5V電壓源電壓源TX013從從CAN輸出驅動器輸出驅動器0輸出到物理線路上輸出到物理線路上TX114從從CAN輸出驅動器輸出驅動器1輸出到物理線路上輸出到物理線

14、路上VSS315輸出驅動器接地輸出驅動器接地/INT16中斷輸出用于中斷微控制器（中斷輸出用于中斷微控制器（CPU）/INT在內部中斷寄存器在內部中斷寄存器各位都被置位時低電平有效各位都被置位時低電平有效/INT是開漏輸出且與系統中是開漏輸出且與系統中的其它的其它/INT是線或的此引腳上的低電平可以把是線或的此引腳上的低電平可以把IC從睡眠從睡眠模式中激活模式中激活/RST17如如C=1F；R=50kVDD218輸入比較器的輸入比較器的5V電壓源電壓源RX0，RX119，20從物理的從物理的CAN總線輸入到總線輸入到SJA1000的輸入比較器；支配控制的輸入比較器；支配控制電平將會喚醒電平將會

15、喚醒SJA1000的睡眠模式；如果的睡眠模式；如果RX1比比RX0的的電平高，就讀支配控制電平，反之讀弱勢電平，如果時鐘電平高，就讀支配控制電平，反之讀弱勢電平，如果時鐘分頻寄存器的分頻寄存器的CBP位被置位就旁路位被置位就旁路CAN輸入比較器以減少輸入比較器以減少內部延時（此時連有外部收發電路）這種情況下只有內部延時（此時連有外部收發電路）這種情況下只有RX0是激活的；弱勢電平被認為是高，而支配電平被認為是低。是激活的；弱勢電平被認為是高，而支配電平被認為是低。VSS221輸入比較器的接地端輸入比較器的接地端VDD122邏輯電路的邏輯電路的5V電壓源電壓源SJA1000SJA1000的特征的

16、特征n與與PCA82C200PCA82C200完全兼容的功能。完全兼容的功能。n靈活的微處理器接口-允許接口大多數微型處理器或微型控制器。n可編程的CAN輸出驅動器-對各種物理層的分界面。nCAN位頻率高達1Mbit/s-SJA1000覆蓋了位頻率的所有范圍，包括高速應用SJA1000SJA1000的特征的特征n改良的改良的PCA82C200PCA82C200功能功能nCAN2.0B(passive)-SJA1000的CAN2.0B passive特征允許CAN控制器接收有29位標識符的報文。n64個字節接收FIFO-接收FIFO，可以存儲高達21個報文，這延長了最大中斷服務時間，避免了數據超

17、載。n24MHz時鐘頻率-微處理器的訪問更快和CAN的位定時選擇更多。n接收比較器旁路-減少內部延遲，由于改進的位定時編程，使CAN總線長度更長。SJA1000SJA1000的特征的特征nPeliCANPeliCAN模式的增強功能模式的增強功能nCAN2.0B active-CAN2.0B active支持帶有29位標識符的網絡擴展應用。n發送緩沖器-有11位或29位標識符的報文的單報文發送緩沖器。n增強的驗收濾波器-兩個驗收濾波器模式，支持11位和29位標識符的濾波。n可讀的錯誤計數器、可編程的出錯警告界限、錯誤代碼捕捉寄存器、出錯中斷-支持錯誤分析，在原型階段和在正常操作期間可用于：診斷、

18、系統維護、系統優化。SJA1000SJA1000的特征的特征nPeliCANPeliCAN模式的增強功能模式的增強功能n仲裁丟失捕捉中斷-支持系統優化包括報文延遲時間的分析。n單次發送-使軟件命令最小化和允許快速重載發送緩沖器。n僅聽模式-SJA1000能夠作為一個認可的CAN監控器操作，可以分析CAN總線通信或進行自動位速率檢測。n自測試模式-支持全部CAN節點的功能自測試或在一個系統內的自接收。BasicCANBasicCAN模式模式SJA1000是一種I/O設備基于內存編址的微控制器，與其它控制器（CPU）之間的操作是通過象RAM一樣的片內寄存器讀寫來實現的。 微處理器 （CPU）CAN

19、收發器控制寄存器SJA1000 CAN控制器命令寄存器狀態寄存器中斷寄存器驗收代碼寄存器驗收屏蔽寄存器.CAN BUSBasicCANBasicCAN模式模式n復位模式復位模式n當硬件復位或控制器掉線總線狀態位時會自動進入復位模式。n工作模式工作模式n是通過置位控制寄存器的復位請求位激活的段段CANCAN地址地址寄存器名稱（符號）寄存器名稱（符號）控制控制0 0控制寄存器控制寄存器1 1命令寄存器命令寄存器2 2狀態寄存器狀態寄存器3 3中斷寄存器中斷寄存器4 4驗收代碼寄存器驗收代碼寄存器5 5驗收屏蔽寄存器驗收屏蔽寄存器6 6總線定時寄存器總線定時寄存器0 07 7總線定時寄存器總線定時寄

20、存器18 8輸出控制寄存器輸出控制寄存器9 9測試寄存器測試寄存器發送緩沖器發送緩沖器1010識別碼識別碼(ID10-3)(ID10-3)1111識別碼識別碼ID2-0)+RTRID2-0)+RTR和和DLCDLC12-1912-19數據字數據字1-1-節節8 8接收緩沖器接收緩沖器2020識別碼識別碼(ID10-3ID10-3)2121識別碼識別碼ID2-0)+RTRID2-0)+RTR和和DLCDLC22-2922-29數據字節數據字節1-81-830303131時鐘分頻器時鐘分頻器BasicCANBasicCAN 地址表地址表波特率設定波特率設定n總線定時寄存器總線定時寄存器0 0n定義了波特率預設值（BRP）和同步跳轉寬度（SJW）的值。復位模式有效時這個寄存器是可以被訪問（讀/寫）的。在BasicCAN模式中總是FFH。波特率預設值（BRP） CAN系統時鐘tSCL的周期是可編程的，而且決定了相應的位時序。CAN系統時鐘由如下公式計算：tSCL=2tCLK(32BRP.5+16BRP.4+8BRP.3+4BRP.2+2BRP.1+BRP.0+1) 這里tCLK=XTAL的頻率周期=1/fXTAL波特率