AT90CAN的CAN 通信模块驱动设计及C编程
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CAN总线通信较之一般的通信总线而言,其数据通信具有突出的可靠性、实时性和灵活性,应用范围也早已不再局限于汽车行业,而是扩展到了机器人、数控机床、家用电器等领域。CAN控制器用来实现统一的CAN通信协议。CAN控制器分为两种:一种是独立的控制芯片,如SJA1100;另一种是将其集成在微控制器内部,例Atmel公司最新推出的AT90CAN系列单片机。与使用独立的CAN控制器相比,自身集成了CAN接13的微控制器在简化硬件电路设计的同时,提高了软件开发的效率。
1 AT90CAN单片机CAN控制器特性
AT90CAN单片机的CAN控制器能够兼容CAN2.OA和CAN2.OB通信协议,内部设有120字节的邮箱空间,它由15个MOB(Message Object)与CAN DATA BUFFER组成。MOB用来描述一帧完整的CAN报文信息,每个MOB拥有独立的工作寄存器组(详见参考文献[1],这些寄存器规定了CAN通信报文的帧格式与工作模式。CAN通用控制寄存器里的CANPAGE寄存器为15个MOB规定了相对应的BUFFER地址和指针,用来存放通信时发出或接收到的数据以及保存MOB寄存器组的设置。对MOB的寄存器组进行初始化设置后,CAN控制器根据MOB的不同设置,就可以分别实现数据的发送、接收以及过滤功能,整个工作过程不需要CPU干预,简化了软件代码的编写。而CPU通过访问CAN控制器状态寄存器或者由CAN控制器以中断的方式通知CPU,即可得到当前通信状态,从而大大节省了CPU的占用时间。
2 CAN控制器的初始化
要实现CAN通信,首先要对CAN控制器进行正确的初始化设置。初始化过程包括对 CPU的引脚功能、CAN通信波特率、中断优先级和MOB寄存器的设置等。在编写驱动的过程中,需要注意的是在完成对CANPAGE寄存器的设置后,再进行MOB的设置;否则,MOB的初始值将不能被保存,导致系统初始化失败。其基本初始化流程如图1所示。其中阴影部分是必须初始化的部分,其他部分可以根据实际程序功能的需要予以设置。
CAN控制器初始化程序:
3 AT90CAN单片机与PC机CAN通信实例
下面以如何实现AT90CAN单片机与PC机间的CAN通信为例,进一步说明AT90CAN单片机的CAN功能模块驱动的编制流程,如图2所示,并给出C语言编写的CAN通信程序。它的功能是接收PC机经由专用的 PCI-CAN模块扩展的CAN接口发出的数据,并将收到的数据与验收过滤器寄存器中设定的ID值比较。如果ID值相符,则将数据重新编制ID后发给PC 机。
4 结 论
AVR系列单片机内部有可编程的Flash,自带EEP-ROM,支持JTAG接口片内调试和对Flash、 EEPROM、熔丝位和锁定位的编程,因此成为众多单片机芯片的首选。其内部集成了独立CAN控制器的AT90CAN系列单片机,弥补了单片机在CAN总线通信应用中的缺陷,不必再扩展外围的CAN通信控制芯片,简化了硬件电路设计。本文通过对AT90CAN系列单片机CAN通信模块的详细介绍,旨在说明如何对其进行编程实现CAN通信功能,为使用单片机进行CAN通信的初学者提供了编程参考。