科技信息O計算機(jī)與信息技術(shù)OSCIENCE INFORMATION2007年第 10期CAN總線系統(tǒng)設(shè)計梁紅'曾春年2(1.武漢理工大學(xué)自動化學(xué)院湖北武漢430070;2.武漢理 工大學(xué)自動化學(xué)院湖北武漢430070)摘要:介紹CAN控制器SJA1000的Pelican模式。詳細(xì)解說了SJA1000驗收濾波器原理和設(shè)置的方法。關(guān)健詞:CAN總線;SJA1000;Pelican;驗收濾波器1.引言管它們是什么值。CAN(控制器局城網(wǎng)),可用于設(shè)備監(jiān)測及控制,它結(jié)構(gòu)簡單,系統(tǒng)當(dāng)收到的是擴(kuò)展幀,用于驗收的位是29位ID和RTR位,用到了靈活,采用非破壞性總線仲裁技術(shù)來處理節(jié)點沖突,是一-種很有前途ACRO, ACRI ,ACR2和ACR3的高五位共29位。比如下面這個例子可的現(xiàn)場總線。SIA1000是- - 款獨立的CAN控制器，它是PHIUPS半以得到 -組擴(kuò)展幀的信息，這組擴(kuò)展幀的11位基本D是0110 0010導(dǎo)體PCA82C200 CAN控制器的替代產(chǎn)品.與PCA82C200相比,它新000, 18位擴(kuò)展ID是x011xxx11010。(ACR3和AMR3的低2位增了Pelican模式，支持最新的CAN2.0B協(xié)議。是常用于構(gòu)建CAN節(jié)沒有 使用):點的元件。在應(yīng)用方面,最重要的就是對它的驗收濾波器的理解和設(shè)11位ID18位擴(kuò)展ID置,下面將針對其Pelican模式進(jìn)行詳細(xì)的解說”。2.驗收濾波器RTR在CAN上傳輸?shù)拿總€報文都有一一個ID,這個ID用來定義所傳輸?shù)膱笪牡膬?nèi)容,它不帶有任何關(guān)于目的地的信息,任何對此報文感興ACR| 0110 0010 | 000X 0010 | 1101 xXX 1101 0XX趣的節(jié)點都可以通過對自己驗收濾波器的設(shè)置來接收它。ID的分配由用戶定義，比如我們可以定義0x10為發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速信息,0x11為發(fā)動AM[ 0000 0000 10001 000 0000 111 000 0111 ]機(jī)負(fù)荷信息，當(dāng)帶有這樣ID的報文在CAN上傳輸時.想得到發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速信息的節(jié)點就把自已的驗收代碼寄存器的值設(shè)為0x11,想得到圖2發(fā)動機(jī)負(fù)荷信息的節(jié)點則把這個值設(shè)為0x11。CAN就是通過這個方法柬完成信息的傳輸?shù)摹?.2雙濾波器格式在某些情況下 ,有必要用到雙濾波器，比如，SJA1000配置有一個多功能的驗收濾波器,由8個8位寄存器組’如果想接收的報文是01000010000和01100000000。如果用單濾波成，它們是驗收代碼寄存器(ACRO, ACRI, ACR2和ACR3)和驗收屏器 ,只能這樣設(shè):蔽寄存器(AMR1 ,AMR2.AMR3和AMR4)。ACR的作用是設(shè)置想要的ACR [ 01X0 00x0 000X XXX XXX XxX I XXX XxX j報文內(nèi)容(通過ID識別),ID的每-位必須和ACR的位值相同。但如果只有ACR,每個節(jié)點只能固定的接收- - 種報文內(nèi)容,當(dāng)一個節(jié)點同AMR 0010 0000 111111 111111 1111時想得到兩種信息，比如，上例中的轉(zhuǎn)速和負(fù)荷信息這個節(jié)點都需要,就無能為力了。為了解決這個問題,就用AMR屏蔽ACR的某些位,在團(tuán)3這些位上,ID可以為任意值。這樣可以接收自己想要的一類報文。具體的實現(xiàn)過程是用于驗收的每一- 位和ACR對應(yīng)位做異或運這種情況下，四種ID可以被該節(jié)點接收:010000100000110算。這個結(jié)果取非后和AMR對應(yīng)位做或運算，最終的結(jié)果如為邏輯0010 000.0100 000 000 0110 000 0000而不是所要求的兩種ID.這1,則這一位就被接收了。ID 的所有位被接收,才算通過濾波。個時候就必須用雙濾波器。所謂雙濾波器,是把四個濾波器分成兩部濾波器的模式在對SJA100初始化時是可以選擇的,可選擇單濾分 ,分別濾波.ID被任何-個濾波器接收。就會進(jìn)人接收FIFO。這也分波器格式和雙速波器格式，用不同的濾波器格式，報文中用于濾波的為接收的 足標(biāo)準(zhǔn)帖還冠擴(kuò)展觸兩種情況。位是不一樣。除了濾波器格式,濾波的位還取決于收到的報文是標(biāo)準(zhǔn)如果接收的是標(biāo)準(zhǔn)幀，第-個濾波器驗收11位ID、RTR位和第幀還是擴(kuò)展幀。通過濾波的報文就進(jìn)人對應(yīng)節(jié)點的接收FIFO。個數(shù)據(jù)字節(jié),第二個濾波器只驗收11位ID和RTR位。濾波器1為(在以下的說明中,X是被屏蔽的位.被屏藏的ACR位,在設(shè)置時ACRO 所有位.ACR1所有位和ACR3的低四位,濾波器2為ACR2所取0取1都可:x是無關(guān)位，無論報文在這一- 位為何值，都能被接收有位 和ACR3高四位,象上面的那個例子,用雙濾波器模式就應(yīng)該這樣設(shè):2.1單濾波器格式當(dāng)收到的是標(biāo)準(zhǔn)幀時 ,用于驗收的位為11位ID.RTR位和前兩個數(shù)據(jù)字節(jié)。但由于濾波針對的只是ID,在設(shè)置時，只用設(shè)置驗收濾波器ACRO和ACRI的商三位，其他的位通過對I RTRAMR相應(yīng)位設(shè)1屏蔽掉。比如當(dāng)前節(jié)點想要得到的是ID為10000010000和ID為10100010000標(biāo)準(zhǔn)幀，那么應(yīng)該這樣設(shè)置(ACR1ACR [ 0100 0010 I 000X XXXxX I 0110 0000 T 000X XXX ]和AMR1的低4位沒有使用):ANR[ 00000 000 I 0001 111 00000 0000 I 0001 1111 ]前兩位數(shù)據(jù)字節(jié)圖ACR [10x0 0010 I 0 XXX [XXX XXX Xxxx xx這樣就可以得到想要的結(jié)果了。中國煤化工-CRO和ACRI,濾波器2為ANR [0010 000 T00011111 11111111ACR2本ID和18位擴(kuò)展ID的最圈1高5YH。CNMHGn收廣限必打辰頓1:n世基平1w為uIwIU 000,18位擴(kuò)展ID為ACRO的第三位被屏蔽了,所以 ID在這位上無論是0是1都被接1000xxxxxxxx擴(kuò)展幀2:11位基本ID為0110 0000 000,18位擴(kuò)展ID為收,同樣的道理,AMR把RTR位,數(shù)據(jù)1和數(shù)據(jù)2都屏蔽了,而不去0000xxxxxxxx(下轉(zhuǎn)第34頁)科技信息O計算機(jī)與信息技術(shù)OSCIENCE INFORMATION2007年第10期4.1 SOPC系統(tǒng)(包含F(xiàn)PGA .SDRAM和FLASH)36 ,Total RAM bits 165,888 .mbedded multipliers 18 ,PLIs 2，這個部分的主要功能是,整個系統(tǒng)的運行控制，,發(fā)送脈沖的寬度， Maximun user I/0 pins 138。 資源使用情況如圖6-1;輻度控制.等效采樣的實現(xiàn),采樣數(shù)據(jù)的分析處理和輸入輸出設(shè)備的ne Stete控制。6.0Build 178 0V/27/2000 SJ 2all Varsien4.2外圍模擬電路(包含脈沖收發(fā)電路和AD采樣)這個部分的主要功能是將SOPC控制下的發(fā)送脈沖信號轉(zhuǎn)換為20.SBAN J1213實際模擬信號發(fā)出，,同時基準(zhǔn)信號的反射脈沖進(jìn)行放大處理,再進(jìn)入AD采樣,并同時將采樣結(jié)果存入數(shù)據(jù)存儲器中。4.3輸人輸出設(shè)備(按鍵和液晶)3,184/8,250 (39%)這個部分的主要功能是，人機(jī)交互。按鍵實現(xiàn)輸入波速設(shè)置,范圍設(shè)置和增益設(shè)置,液晶顯示操作提示和脈沖測量結(jié)果的波形。17/10(51)5.軟件部分設(shè)計4.0801 165,80 (28年)CPU采用內(nèi)嵌Nios II處TeeaL理器,可以根據(jù)需要,設(shè)置功能，在FPGA(EP2C8Q208C8)圈6-1 FPGA 資源使用情況中,只需超低的價格(最低35美分)就可實現(xiàn)。在單個(2)使用本系統(tǒng)對200米線的斷線混線測試四次,測試結(jié)果一致,FPCA中實現(xiàn)處理器、外設(shè)、Tyes如圖6-2:存儲器和1/o接口,可以降低斷線情況:400系統(tǒng)總體成本。在集成開發(fā)環(huán)境(IDE)中.可直接用C語言或C++開發(fā)。整體軟件流混線情況:程圖如圖s:5.1實時采樣的實現(xiàn)自自自自自實時采樣中，為了使采距離200米增益28直圍樣得到的波形盡量精確，系.[發(fā)量沖圖6-2測試結(jié)果統(tǒng)將測量距離大于1600米的采樣頻率確定為9入采樣數(shù)E測試功能正常,成本低康,性價比高,有廣闊的市楊空間.C12.5MHz,該頻率由FPGA內(nèi)部鎖相環(huán)產(chǎn)生,輸出至AD芯參考文獻(xiàn)片時受內(nèi)部CPU控制通斷，[1韓伯峰等，智能電力電纜故障測試僅及其測試方法，中國未測試時不輸出,按測試鍵LCD 是示92110989.1994年3月30日.后輸出,降低功耗。圖5軟件流程團(tuán)[2]景松現(xiàn)等,新型電纜故障定位儀,中國9324366.1995年1月25.5.2等效采樣的實現(xiàn)當(dāng)測量距離小于1600米時,要達(dá)到相應(yīng)的精度,必須提高采樣頻[3]樸珍培等時-頓城反射儀的裝置及方法.韓國03816058 ,20050年9率,對應(yīng)測量范圍的采樣穎率由內(nèi)部鎖相環(huán)和分額器產(chǎn)生.將采樣頻月7日率轉(zhuǎn)換為時延At,CPU根據(jù)輸人的測量范圍選通相應(yīng)的時延Ar,并觸[4]李金平等一種電纜故障定位系統(tǒng)及其方法,中國2010177.,發(fā)發(fā)脈沖電路,第-次經(jīng)等效采樣次數(shù)(n)個At延時后發(fā)出,同時進(jìn)2006年8月16日.行一次12.SMHz采樣,前次采樣完成后.重新觸發(fā)發(fā)脈沖電路,并提前[5]周松 等編著(現(xiàn)代DSP技術(shù))西安電子科技大學(xué)出版社,003年.一個Ot發(fā)出，繼續(xù)-次12.5MHz采樣，如此下去直到完成n次。如[6]任愛鋒等編著《基于FPGA的嵌人式系統(tǒng)設(shè)計)西安電子科技大學(xué)200MHz的等效采樣需進(jìn)行n=16次。出版社2005年.5.3整體軟件流程介紹[7]張曄編著,.信號時頻分析及應(yīng)用-信息與通信技術(shù)),哈爾濱工業(yè)開機(jī)初始化，顯示主界面，- 直處于按鍵檢測狀態(tài).如果有按健按大學(xué)出 版社206年下,經(jīng)按鍵處理電路識別按鍵,并進(jìn)入相應(yīng)功能.如顯示電量波速設(shè)[8][美]. 科恩編著,白居憲譯(時-顆分析:理論與應(yīng)用》.西安交通大置、范圍設(shè)置增益設(shè)置和功能測試:預(yù)設(shè)置完成進(jìn)人功能測試,由硬學(xué)出版社.1998年件電路自動完成發(fā)送脈沖和反射脈沖檢測,AD轉(zhuǎn)換,將數(shù)據(jù)送入軟核[9]胡昌華等編著<基于MATLAB的系統(tǒng)分析與設(shè)計+--時頓分 析>.進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,最后將結(jié)果顯示在液晶屏上。西安電子科技大學(xué)出版社2002年.6.應(yīng)用實例分析[10]周渭等編著《時頻測控技術(shù))西安電子科技大學(xué)出版社2006年.(1)本設(shè)計中FPCA采用CYCLONE II系列的EP2C8Q208C8 ,其資源情況:LEs 8.256. M4K RAM bloks (4Kbis plus 512 parity bis)(上接第32頁)由于CAN總線不同于其他總線的那種帶有目的地地址的信息傳輸方式,它每個節(jié)點的濾波設(shè)置是很重要的功能.通過對報文的謔波11位ID18位ID即可實現(xiàn)點對點,點對多點和全局廣播等方式傳輸數(shù)據(jù)。面SJA1000的Pelican模式新增的雙濾波器模式和擴(kuò)展幀的過濾使節(jié)點的濾波變的更加靈活。(ACR 0100 00101 00 0000110 0000 I 000 0100 ]中國煤化工[1]鄔C N M H G北京:北京航空航天大學(xué)MR C0000 0000000 0000 I 0000 0000 I 0000 000出版YH團(tuán)5(2]PHIJIPS_ Semiconducos 公司. APPUICATION NOTE SIA1000Stand-alone CAN controller AN97076.3.結(jié)論[3 ]PHILIPS Semiconductors公司. Data Sheet SJA1000.萬有數(shù)據(jù)