CAN控制器SJA1000及其应用

摘要：介绍CAN控制器SJA1000的特点、内部结构以及SJA1000的寄存器结构及地址分配；CAN协议通信格式。并以独立CAN控制器SJA1000为例，结合CAN协议说明了一种通用型CAN总线的开发与设计。

关键词：CAN总线索SJA1000单片机

1 SJA1000简介

SJA1000是PHILIPS公司早期CAN控制器PCA82C200的替代品，功能更强，具有如下特点：

①完全兼容PCA82C200及其工作模式，即BASIC CAN模式；

②具有扩展的接收缓冲器，64字节的FIFO结构；

③支持CAN2.0B；

④支持11位和29位识别码；

⑤位速率可达1Mbit/s；

⑥支持peliCAN模式及其扩展功能；

⑦24MHz的时钟频率；

⑧支持与不同微处理器的接口；

⑨可编程的CAN输出驱动配置；

⑩增强了温度范围(-40℃~+125℃)。

2 SJA1000内部结构

SJA1000的内部结构如图1所示，主要由接口管理逻辑IML、信息缓冲器(含发送缓冲器TXB和接收缓冲器RXFIFO)、位流处理器BSP、接收过滤器ASP、位时序处理逻辑BTL、错误管理逻辑EML、内部振荡器及复位电路等构成。IML接收来自CPU的命令，控制CAN寄存器的寻址并向主控器提供中断信息及状态信息。CPU的控制经IML把要发送的数据写入TXB，TXB中的数据由BSP处理后经BTL输出到CAN BUS。BTL始终监视CAN BUS，当检测到有效的信息头"隐性电平－控制电平"的转换时启动接收过程，接收的信息首先要由位流处理器BSP处理，并由ASP过滤，只有当接收的信息的识别码与ASP检验相符时，接收信息才最终被写入RXB或RXFIFO中。RXFIFO最多可以缓存64字节的数据，该数据可被CPU读取。EML负责传送层中调制器的错误管制，它接收BSP的出错报告，促使BSP和IML进行错误统计。

3 SJA1000的寄存器结构及地址分配

表1是工作在BASIC CAN模式下的SJA1000的寄存器结构及地址分配表。CAN控制器工作模式的设定、数据的发送和接收等都是通过这些寄存器来实现的。时钟分频寄存器OCR用于设定SJA1000工作于BASIC CAN还是PeliCAN，还用于CLKOUT引脚输出时钟频率的设定，在上电初始化控制器时必须首先设定；在工作模式下，控制寄存器CR用于控制CAN控制器的行为，可读可写；命令寄存器CMR只能写；状态寄存器SR只能读；而IR、ACR、AMR、BTR0、BTR1、OCR在工作模式下读写无意义。通常，在系统初始化时，先使CR．0=1，SJA1000进入复位模式。在此模式下IR、ACR、AMR、BTR0、BTR1及OCR均可读可写，此时设置相应的初值。当退出复位模式时，SJA1000即按复位时设定的相应情况工作于工作模式，除非再次使芯片复位，否则上次设定的值不变。当需要发送信息时，若发送缓冲器空闲，由CPU控制信息写入TXB，再由CMR控制发送；当接收缓冲器RXFIFO未满且接收信息通过了ASP，则接收到的信息被写入RXFIFO。可通过两种方法读取接收到的信息。一种方法是，在中断被使能的情况下，由SJA1000向CPU发中断信号，CPU通过SR及IR可以识别该中断，并读取数据释放接收缓冲器；另一种方法是直接读取SR，查询RXFIFO的状态，当有信息接收时，读取该信息并释放接收缓冲器。当接收缓冲器中有多条信息时，当前的信息被读取后，接收缓冲器有效信号会再次有效，通过中断方式或查询方式可以再次读取信息，直到RXFIFO中的信息被全部读出为止。当RXFIFO已满，如还有信息被接收，此接收信息不被保存，且发出相应的缓冲器溢出信号供CPU读取处理。

5.3 软件设计

该系统的软件设计分为两方面：(1)PC机软件设计，可以用VC++、VB，也可以使用工控软件完成。如只用于监视系统，设计的重点在于PC机与节点之间的通信。(2)节点上CPU的软件设计。不论是节点1、2或是其它底层节点，都要用到CAN通信，因此都要设置CAN控制器。其初始化的流程图如图5所示。

具体的例程如下：
MOV DPTR #CR ；控制寄存器CR的地址送DPTR

MOV A #01H

MOVX @DPTR A ；进入复位模式

MOV DPTR #CDR

MOV A #00H

MOVX @DPTR A ；选择BASIC CAN模式、时钟不输出

MOV A #NODECODE

MOVX @DPTR A ；节点号NODECODE写入ACR

MOVX DPTR #AMR

MOV A #00H

MOV @DPTR A ；AMR置为0，当且仅当RXID0=ACR时接收数据。

MOV DPTR #BTR0;设定总线时序寄存器BTR0，系统采用１２ＭＨｚ晶振

MOV A #85H ；分频后总线时钟频率为2MHz

MOVX @DPTR A ；同步跳转宽度为3tscl

MOV DPTR #BTR1 ；设定总线时序寄存器BTR1

MOV A #0B4H ；位同步时间为1个tscl 采样开始位置TSEG1=5tscl

MOVX @DPTR A ;TSEG2=4tscl每一位时间10tscl(200kHz),每位采样3次

MOV DPTR #OCR ；设置输出控制寄存器

MOV A #1AH ；数据从TX0按正常输出模式同极性输出

MOV @DPTR A ；TX1 不用

MOV DPTR #CR ；初始化完成，使控制器退出复位模式，进入工作模式工作。

MOV A #06H

MOV @DPTR A

该初始化程序使SJA1000工作在 BASIC CAN模式下，CAN总线位速率为200kHz。根据总线传输的距离不同速度可以调整。为提高其抗干扰性能，还可以在SJA1000与CAN总线收发器之间加光隔。各节点CPU的其它软件设计应视节点的功能而定，不再赘述。

该系统用于城市区域交通中心信息采集及处理，已取得很好效果。由于传输距离较远，设定速率为10kHz，但可靠性较强，系统成本低廉。

CAN总线以其优良的性能使其应用方兴未艾，以SJA1000为控制器构成各种CAN总线系统方便、简单、成本低廉，这也是开发与应用其它CAN总线产品的基础。

参考文献

1 邬宽明．CAN总线原理和应用系统设计． 北京：北京航空航天大学，2001．3

2 DATA SHEET SJA1000 CAN Stand-alone controller．PHILIPS Semiconductors 公司，2000.4

3 王东威，顾宏，洪义平．基于CAN总线的安全巡检系统的信息采集及处理．电子产品世界， 2002(4)