兩種采用CAN總線進行通信的系統(tǒng)比較

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　　1 前言

　　can總線是一種有效支持分布式控制或?qū)崟r控制的串行通信網(wǎng)絡，它可實現(xiàn)全分布式多機系統(tǒng)，且無主、從之分;具有傳輸速度快、自動解決總線競爭、實時性好、可靠性高、糾錯能力強等特點，目前已成為一種國際總線標準。

　　由于can總線具有諸多優(yōu)點，它的應用范圍遍及從高速網(wǎng)絡到低成本的多線路網(wǎng)絡。在自動化電子領域的汽車發(fā)動機控制部件、傳感器、抗滑系統(tǒng)、工業(yè)自動化、建筑物環(huán)境控制、機床、電梯控制、醫(yī)療設備等領域得到了較為廣泛的應用。

　　sja1000是一種獨立的can控制器，主要用于移動目標和一般工業(yè)環(huán)境中的區(qū)域網(wǎng)絡控制。它是philips半導體公司pca82c200can控制器(basiccan)的替代產(chǎn)品，而且它增加了一種新的操作模式——pelican，這種模式支持具有很多新特性的can2.0b協(xié)議。sja1000的基本特性以及電氣參數(shù)均與pca82c200獨立can控制器兼容，具有pca82c200模式(即默認的basiccan模式)，有擴展的接收緩沖器64字節(jié)，先進先出(fifo)，支持can2.0a和can2.0b協(xié)議，支持11位和29位標識碼，通信位速率可達1mbps。

　　獨立的can控制器芯片需要外接一個處理器，接受外部cpu的控制才能運行。如果處理器內(nèi)帶有can控制器，那么無疑會大大簡化應用系統(tǒng)的硬件設計，系統(tǒng)的可靠性也會有很大的提高。所以出現(xiàn)了很多帶有can控制器的處理器，philips公司的p8xc591單片機就是其中的一種，它完全履行can2.0b規(guī)范，并提供一個直接從sja1000獨立can控制器的軟件移植路徑。

　　2 兩種通信方式介紹

　　2.1 獨立的can控制器sja1000通信方式

　　sja1000是一種獨立的can控制器，主要用于移動目標和一般工業(yè)環(huán)境中的區(qū)域網(wǎng)絡控制。它是philips公司pca82c200can控制器(basiccan)的替代產(chǎn)品，它在完全兼容pca82c200的基礎上，增加了一種新的工作模式pelican，sja1000完全支持具有很多新特性的can2.0b協(xié)議。sja1000的工作模式通過其內(nèi)部的時鐘分頻寄存器(cdr)中的can模式位來選擇，硬件復位時默認模式是basiccan工作模式[1]。

　　sja1000可以支持多種微處理器的時序特性，如intel模式或motorola模式。sja1000與微處理器的接口非常簡單，微處理器以訪問外部存儲器的方式來訪問sja1000，在設計接口電路時，sja1000的片選地址應與其他外部存儲器的片選地址在邏輯上無沖突。

　　sja1000有2種模式可以供微處理器訪問其內(nèi)部寄存器，2種模式下的訪問是有區(qū)別的，這2種模式分別是復位模式和工作模式，當硬件復位、控制器掉線、置位請求位時，sja1000進入復位模式。當清楚其內(nèi)部控制寄存器(cr)中的復位請求位時，sja1000進入工作模式，有些內(nèi)部的寄存器只能在復位模式下訪問，有些寄存器只能在工作模式下訪問，而有些寄存器在這2種模式下都可以訪問。

　　2.2 philips單片機p8xc591的通信方式

　　philips半導體公司的p8xc591是一個用先進的coms工藝制造的高性能8位單片機，具有片內(nèi)can控制器。它從mcs-51微控制器家族派生而來，采用了強大的80c51指令集，并成功的包括了philips半導體sja1000，can控制器的pelican功能，提供了專用的硬件，其方框圖如圖1所示。全靜態(tài)內(nèi)核提供了擴展的節(jié)電方式。振蕩器可停止和恢復而不會丟失數(shù)據(jù)。改進的1:1內(nèi)部時鐘分頻器在12mhz外部時鐘速率時實現(xiàn)500ns指令周期[1]。

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　　圖1 p8xc591的方框圖

　　p8xc591是一個高性能的微控制器，其專注的硬件結(jié)構(gòu)及增強型的philips“rx+內(nèi)核”使得其可以廣泛用于工業(yè)控制和汽車領域。片上自帶的can控制器為can的應用提供許多專用的硬件功能。p8xc591完全履行can2.0b規(guī)范并提供一個直接從sja1000獨立can控制器的軟件移植路徑。p8xc591具有can的擴充特性，其中包括增強型接收濾波器、支持系統(tǒng)維護、診斷、系統(tǒng)優(yōu)化以及接收fifo特性等，使得p8xc591具有非常廣泛的應用領域。

　　p8xc591包含的嵌入式can控制器具有下列功能模塊：can內(nèi)核模塊，根據(jù)can2.0b規(guī)范控制can幀的發(fā)送和接收;can接口模塊，包含了5個實現(xiàn)cpu與can控制器連接的特殊功能寄存器，對重要can寄存器的訪問通過快速自動增加的尋址特性和對特殊功能寄存器的位尋址來實現(xiàn);can控制器的發(fā)送緩沖區(qū)模塊，能夠保存一個完整的can信息擴展或標準幀格式，只要通過cpu啟動發(fā)送信息，字節(jié)就從發(fā)送緩沖區(qū)傳輸?shù)絚an內(nèi)核模塊，當接收一個信息時，can內(nèi)核模塊將串行位流轉(zhuǎn)換成并行數(shù)據(jù)輸入到接收濾波器，通過該可編程濾波器，p8xc591確定實際接收到的信息，所有由接收濾波器接收的數(shù)據(jù)都保存在接收fifo(64字節(jié))中，取決于操作模式和數(shù)據(jù)長度的不同該接收緩沖區(qū)最多可保存21個can信息。這使用戶在指定系統(tǒng)的中斷服務和中斷優(yōu)先級時有更多的靈活性，因為數(shù)據(jù)溢出的可能性大大降低。

　　除了普通的can特性以外，p8xc-591還提供增強型pelican。pelican具有4個獨立可配置的接收濾波器組，每個組都有4個可選的接收濾波器配置;每個接收濾波器都有32位區(qū)分符、32位代碼和32位屏蔽;所有濾波器配置都可在運行中改變;支持更高層協(xié)議的接收濾波器;接收fifo特性;只聽模式及自檢測模式;只有達到fifo接收中斷級才能產(chǎn)生接收中斷;在接收到高優(yōu)先級數(shù)據(jù)幀時立即產(chǎn)生接收中斷;支持系統(tǒng)維護、診斷和優(yōu)化等特性[2]。