CAN控制器芯PPT課件

1、CAN控制器芯 第四章第四章 CANCAN網(wǎng)絡(luò)控制器及其相關(guān)芯片網(wǎng)絡(luò)控制器及其相關(guān)芯片 nCANCAN總線(xiàn)收發(fā)器總線(xiàn)收發(fā)器PCA82C250/PCA82C251PCA82C250/PCA82C251 n獨(dú)立的控制芯片獨(dú)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 CAN控制器芯 CANCAN總線(xiàn)收發(fā)器總線(xiàn)收發(fā)器 PCA82C250/PCA82C251PCA82C250/PCA82C251 nPCA82C250/251是CAN協(xié)議控制器和物理總線(xiàn)的接口。 此器件對(duì)總線(xiàn)提供差動(dòng)發(fā)送能力，對(duì)CAN控制

2、器提供差 動(dòng)接收能力。又稱(chēng)為總線(xiàn)驅(qū)動(dòng)器。 nPCA82C251有更高的擊穿電壓，而且在隱性狀態(tài)小拉電 流更小，在掉電情況小總線(xiàn)的輸出特性有一定改善 CAN控制器芯 收發(fā)器主要特性收發(fā)器主要特性 n完全符合完全符合ISO11898ISO11898標(biāo)準(zhǔn)；標(biāo)準(zhǔn)； n高速率（最高達(dá)高速率（最高達(dá)1Mbps1Mbps）；）； n具有抗汽車(chē)環(huán)境中的瞬間干擾，保護(hù)總線(xiàn)能力；具有抗汽車(chē)環(huán)境中的瞬間干擾，保護(hù)總線(xiàn)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(hù)；熱保護(hù)

3、； n防止電池和地之間的發(fā)生短路；防止電池和地之間的發(fā)生短路； n低電流待機(jī)模式；低電流待機(jī)模式； n未上電的節(jié)點(diǎn)對(duì)總線(xiàn)無(wú)影響；未上電的節(jié)點(diǎn)對(duì)總線(xiàn)無(wú)影響； n可連接可連接110110個(gè)節(jié)點(diǎn)。個(gè)節(jié)點(diǎn)。 CAN控制器芯 PCA82C250PCA82C250功能框圖功能框圖 接收器 保護(hù)電路 斜率 /等待 驅(qū)動(dòng)器 基準(zhǔn)電 壓 CAN控制器芯 硬件結(jié)構(gòu)硬件結(jié)構(gòu) 符號(hào)管腳 功能描述 TXD1 發(fā)送數(shù)據(jù)輸入 GND2 地 VCC3 電源電壓 RXD4 接收數(shù)據(jù)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 PCA82C2

4、50 PCA82C250管腳圖管腳圖 CAN控制器芯 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(fā)送器輸出級(jí)晶體管將以盡 可能快的速度打開(kāi)、關(guān)閉。在這種模式下，不采取任何措施 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(wèn)題。 n斜率控制模式斜率控制模式 n對(duì)于較低速度或較短總線(xiàn)長(zhǎng)度，可使用非屏蔽雙絞線(xiàn)或平行 線(xiàn)作為總線(xiàn)。為降低射頻干擾RFI，應(yīng)限制上升斜率和下降斜 率。上升斜率和下降斜率可通過(guò)由管腳8接至地的連接電阻進(jìn) 行控制。斜率正比于管腳8的電流輸出。 CAN控制器芯 工作模式工作模式 n準(zhǔn)備模式準(zhǔn)備模式 n管腳8如果接至高電平，則電路進(jìn)

5、入低電流 待機(jī)模式。在這種模式下，發(fā)送器被關(guān)閉， 而接收器轉(zhuǎn)至低電流。 CAN控制器芯 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(qiáng)制條件管腳上強(qiáng)制條件 模式模式管腳上電壓和電流管腳上電壓和電流 VRS0.75VCCVRS0.75VCC待機(jī)模式待機(jī)模式IRS|10A|IRS|10A| 10AIRS10AIRS200A200A斜率控制模式斜率控制模式 0.3VCCVRS0.6VCC0.3VCCVRS0.6VCC VRS0.3VCCVRS0.3VCC高速模式高速模式IRSIRS500A500A CAN控制器芯 獨(dú)立的控制芯片獨(dú)立的控制芯片SJA1000SJA1

6、000及其使用及其使用 nSJA1000是一個(gè)獨(dú)立的CAN控制器，它在汽車(chē)和普通的 工業(yè)應(yīng)用上有先進(jìn)的特征。由于它和PCA82C200在硬件 和軟件都兼容，因此它將會(huì)替代PCA82C200，SJA1000 有一系列先進(jìn)的功能，適合于多種應(yīng)用特別在系統(tǒng)優(yōu) 化診斷和維護(hù)方面非常重要。 CAN控制器芯 操作模式操作模式 nBasicCAN模式模式 n和PCA82C200兼容。BasicCAN模式是上電后默認(rèn)的 操作模式，因此用PCA82C200開(kāi)發(fā)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(guī)范的 幀類(lèi)

7、型。而且它還提供一些增強(qiáng)功能，使SJA1000 能應(yīng)用于更寬的領(lǐng)域。 工作模式通過(guò)時(shí)鐘分頻寄 存器中的CAN模式位來(lái)選擇，復(fù)位時(shí)默認(rèn)模式是 Basic CAN模式。 CAN控制器芯 SJA1000SJA1000控制器結(jié)構(gòu)圖控制器結(jié)構(gòu)圖 n由主控制器進(jìn) 行管理控制、 將欲收發(fā)的信 息（報(bào)文）， 轉(zhuǎn)換為CAN規(guī) 范的CAN幀， 通過(guò)CAN收發(fā) 器，在CAN BUS上交換信 息。 CAN BUS CAN 核 心 模 塊 發(fā) 送 緩 沖 器 接口 管理 邏輯 接 收 FI FO 驗(yàn)收 濾波 器 主 控 制器 CAN收 發(fā) 器 CAN控制器芯 SJA1000SJA1000控制器結(jié)構(gòu)控制器結(jié)構(gòu) nCANC

8、AN核心模塊核心模塊 n根據(jù)CAN規(guī)范控制CAN幀的發(fā)送和接收。收到一個(gè)報(bào) 文時(shí)，CAN核心模塊將串行位流轉(zhuǎn)換成用于的并行 數(shù)據(jù)，發(fā)送一個(gè)報(bào)文時(shí)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(guò)復(fù)用的地址/數(shù)據(jù)總線(xiàn)， 與主控制器聯(lián)系。 CAN控制器芯 SJA1000SJA1000控制器結(jié)構(gòu)控制器結(jié)構(gòu) n發(fā)送緩沖器發(fā)送緩沖器 n用于存儲(chǔ)一個(gè)完整的擴(kuò)展的或標(biāo)準(zhǔn)的報(bào)文。當(dāng)主控制器初始發(fā)送時(shí)， 接口管理邏輯會(huì)使CAN核心模塊從發(fā)送緩沖器讀CAN報(bào)文。 n驗(yàn)收濾波器驗(yàn)收濾波器 n通過(guò)這個(gè)可編程的濾波器能確定主控制器要接收哪些報(bào)文。 n

9、 接收接收FIFOFIFO n用于存儲(chǔ)所有收到的報(bào)文，儲(chǔ)存報(bào)文的多少由工作模式?jīng)Q定，最多 能存儲(chǔ)32個(gè)報(bào)文。因?yàn)閿?shù)據(jù)超載可能性被大大降低，這使用戶(hù)能更 靈活地指定中斷服務(wù)和中斷優(yōu)先級(jí)。 CAN控制器芯 SJA1000SJA1000的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及功能的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及功能 CAN控制器芯 SJA1000SJA1000的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及功能的內(nèi)部結(jié)構(gòu)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(lái)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(tài)信息。 由8位并行地址/數(shù)據(jù)總線(xiàn)和片選、讀、寫(xiě)、時(shí)鐘、 使能等控制信號(hào)線(xiàn)與主控制CPU相連接。 n發(fā)送緩沖器（發(fā)送緩沖

10、器（TXBTXB） n發(fā)送緩沖器是CPU 和BSP（位流處理器）之間的接 口，能夠存儲(chǔ)發(fā)送到CAN網(wǎng)絡(luò)上的完整信息，緩沖 器長(zhǎng)13個(gè)字節(jié)，由CPU 寫(xiě)入、BSP 讀出。 CAN控制器芯 SJA1000SJA1000的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及功能的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及功能 n接收緩沖器（接收緩沖器（RXBRXB，RXFIFORXFIFO） n 接收緩沖器是驗(yàn)收濾波器和CPU之間的接口，用來(lái) 儲(chǔ)存從CAN 總線(xiàn)上接收的信息，接收緩沖器（RXB， 13個(gè)字節(jié)）作為接收FIFO（RXFIFO，長(zhǎng)64個(gè)字節(jié)） 的一個(gè)窗口，可被CPU訪(fǎng)問(wèn)，CPU在此FIFO的支持下 可以在處理信息的時(shí)候接收其它信息。 n驗(yàn)收濾波器（驗(yàn)收濾波器（

11、ACFACF） n驗(yàn)收濾波器把它其中的數(shù)據(jù)和接收的識(shí)別碼的內(nèi)容 相比較，以決定是否接收信息。在純粹的接收測(cè)試 中，所有的信息都保存在RXFIFO中。 CAN控制器芯 SJA1000SJA1000的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及功能的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及功能 n位流處理器（位流處理器（BSPBSP） n位流處理器是一個(gè)在發(fā)送緩沖器、RXFIFO 和CAN 總線(xiàn)之間， 控制數(shù)據(jù)流的程序裝置，它還在CAN 總線(xiàn)上執(zhí)行錯(cuò)誤檢測(cè)、 仲裁填充和錯(cuò)誤處理。 n位時(shí)序邏輯（位時(shí)序邏輯（BTLBTL） n 位時(shí)序邏輯監(jiān)視串口的CAN總線(xiàn)和處理與總線(xiàn)有關(guān)的位時(shí)序。 它在信息開(kāi)頭的總線(xiàn)傳輸時(shí)同步CAN 總線(xiàn)位流（硬同步）， 接收信息時(shí)再次同步下

12、一次傳送（軟同步）BTL 還提供了可 編程的間段來(lái)補(bǔ)償傳播延遲時(shí)間、相位轉(zhuǎn)換（例如：由于振 蕩漂移）和定義采樣點(diǎn)和一位時(shí)間內(nèi)的采樣次數(shù)。 n錯(cuò)誤管理邏輯（錯(cuò)誤管理邏輯（EMLEML） nEML負(fù)責(zé)傳送層模塊的錯(cuò)誤管制。它接收BSP 的出錯(cuò)報(bào)告。通 知BSP 和IML 進(jìn)行錯(cuò)誤統(tǒng)計(jì)。 CAN控制器芯 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(zhì)雙列直插 封裝）和SO28（塑質(zhì)小 型外線(xiàn)封裝）兩種形式 CAN控制器芯 SJA1000SJA1000引腳排列與引腳功能表引腳排列與引腳功能表

13、 符號(hào)符號(hào) 引腳引腳說(shuō)明說(shuō)明 AD7-AD0 2，1，28- 23 多路地址多路地址/數(shù)據(jù)總線(xiàn)數(shù)據(jù)總線(xiàn) ALE/AS3ALE輸入信號(hào)輸入信號(hào)Intel模式模式AS輸入信號(hào)輸入信號(hào)Motorola模式模式 /CS4片選輸入低電平允許訪(fǎng)問(wèn)片選輸入低電平允許訪(fǎng)問(wèn)SJA1000 /RD/E5 微控制器（微控制器（CPU）的）的/RD信號(hào)信號(hào)Intel模式或模式或E使能信號(hào)使能信號(hào)Motorola模模 式式 /WR6 微控制器（微控制器（CPU）的）的/WR信號(hào)信號(hào)Intel模式或模式或RD/WR信號(hào)信號(hào) Motorola模式模式 CLKOUT7 SJA1000產(chǎn)生的提供給微控制器（產(chǎn)生的提供給微控制器

14、（CPU）的時(shí)鐘輸出信號(hào)時(shí)鐘信）的時(shí)鐘輸出信號(hào)時(shí)鐘信 號(hào)來(lái)源于內(nèi)部振蕩器且通過(guò)編程驅(qū)動(dòng)時(shí)鐘控制寄存器的時(shí)鐘關(guān)閉號(hào)來(lái)源于內(nèi)部振蕩器且通過(guò)編程驅(qū)動(dòng)時(shí)鐘控制寄存器的時(shí)鐘關(guān)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(hào)由此輸入注輸入到振蕩器放大電路外部振蕩信號(hào)由此輸入注1 XTAL210振蕩放大電路輸出使用外部振蕩信號(hào)時(shí)左開(kāi)路輸出注振蕩放大電路輸出使用外部振蕩信號(hào)時(shí)左開(kāi)路輸出注1 MODE11模式選擇輸入模式選擇輸入1=Intel模式模式0=Motorola模式模式 CAN控制器芯 VDD312輸出驅(qū)動(dòng)的輸出驅(qū)動(dòng)的5V電壓源電壓源 TX013從從CA

15、N輸出驅(qū)動(dòng)器輸出驅(qū)動(dòng)器0輸出到物理線(xiàn)路上輸出到物理線(xiàn)路上 TX114從從CAN輸出驅(qū)動(dòng)器輸出驅(qū)動(dòng)器1輸出到物理線(xiàn)路上輸出到物理線(xiàn)路上 VSS315輸出驅(qū)動(dòng)器接地輸出驅(qū)動(dòng)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(nèi)部中斷寄存器在內(nèi)部中斷寄存器 各位都被置位時(shí)低電平有效各位都被置位時(shí)低電平有效/INT是開(kāi)漏輸出且與系統(tǒng)中是開(kāi)漏輸出且與系統(tǒng)中 的其它的其它/INT是線(xiàn)或的此引腳上的低電平可以把是線(xiàn)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=50k VDD218輸入比較器的輸入比較器的5V電壓源電壓源

16、 RX0，RX119，20 從物理的從物理的CAN總線(xiàn)輸入到總線(xiàn)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(huì)喚醒電平將會(huì)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(shì)電平，如果時(shí)鐘電平高，就讀支配控制電平，反之讀弱勢(shì)電平，如果時(shí)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(nèi)部延時(shí)（此時(shí)連有外部收發(fā)電路）這種情況下只有內(nèi)部延時(shí)（此時(shí)連有外部收發(fā)電路）這種情況下只有RX0 是激活的；弱勢(shì)電平被認(rèn)為是高，而支配電平被認(rèn)為是低。是激活的；弱勢(shì)電平被認(rèn)為是

17、高，而支配電平被認(rèn)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 CAN控制器芯 SJA1000SJA1000的特征的特征 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(shù)微型處理 器或微型控制器。 n可編程的CAN輸出驅(qū)動(dòng)器-對(duì)各種物理層的分界 面。 nCAN位頻率高達(dá)1Mbit/s-SJA1000覆蓋了位頻率 的所有范圍，包括高速應(yīng)用 CAN控制器芯 SJA1000SJA1000的特征的特征 n改良的改良的PCA82C200PCA82C200功能功能 nCAN2.0

18、B(passive)-SJA1000的CAN2.0B passive 特征允許CAN控制器接收有29位標(biāo)識(shí)符的報(bào)文。 n64個(gè)字節(jié)接收FIFO-接收FIFO，可以存儲(chǔ)高達(dá)21 個(gè)報(bào)文，這延長(zhǎng)了最大中斷服務(wù)時(shí)間，避免了數(shù)據(jù) 超載。 n24MHz時(shí)鐘頻率-微處理器的訪(fǎng)問(wèn)更快和CAN的位 定時(shí)選擇更多。 n接收比較器旁路-減少內(nèi)部延遲，由于改進(jìn)的位 定時(shí)編程，使CAN總線(xiàn)長(zhǎng)度更長(zhǎng)。 CAN控制器芯 SJA1000SJA1000的特征的特征 nPeliCANPeliCAN模式的增強(qiáng)功能模式的增強(qiáng)功能 nCAN2.0B active-CAN2.0B active支持帶有29位 標(biāo)識(shí)符的網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展應(yīng)用。 n

19、發(fā)送緩沖器-有11位或29位標(biāo)識(shí)符的報(bào)文的單報(bào) 文發(fā)送緩沖器。 n增強(qiáng)的驗(yàn)收濾波器-兩個(gè)驗(yàn)收濾波器模式，支 持11位和29位標(biāo)識(shí)符的濾波。 n可讀的錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器、可編程的出錯(cuò)警告界限、錯(cuò)誤 代碼捕捉寄存器、出錯(cuò)中斷-支持錯(cuò)誤分析， 在原型階段和在正常操作期間可用于：診斷、系統(tǒng) 維護(hù)、系統(tǒng)優(yōu)化。 CAN控制器芯 SJA1000SJA1000的特征的特征 nPeliCANPeliCAN模式的增強(qiáng)功能模式的增強(qiáng)功能 n仲裁丟失捕捉中斷-支持系統(tǒng)優(yōu)化包括報(bào)文延遲 時(shí)間的分析。 n單次發(fā)送-使軟件命令最小化和允許快速重載發(fā) 送緩沖器。 n僅聽(tīng)模式-SJA1000能夠作為一個(gè)認(rèn)可的CAN監(jiān)控 器操作，可以分

20、析CAN總線(xiàn)通信或進(jìn)行自動(dòng)位速率 檢測(cè)。 n自測(cè)試模式-支持全部CAN節(jié)點(diǎn)的功能自測(cè)試或 在一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)的自接收。 CAN控制器芯 BasicCANBasicCAN模式模式 SJA1000是一種I/O設(shè)備基于內(nèi)存編址的微控制器， 與其它控制器（CPU）之間的操作是通過(guò)象RAM一樣 的片內(nèi)寄存器讀寫(xiě)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 微處理 器 （CPU） CAN 收發(fā)器 控制寄存器 SJA1000 CAN控制器 命令寄存器 狀態(tài)寄存器 中斷寄存器 驗(yàn)收代碼寄存器 驗(yàn)收屏蔽寄存器 . . CAN BUS CAN控制器芯 BasicCANBasicCAN模式模式 n復(fù)位模式復(fù)位模式 n當(dāng)硬件復(fù)位或控制器掉線(xiàn)總線(xiàn)狀態(tài)位時(shí)會(huì)自

21、 動(dòng)進(jìn)入復(fù)位模式。 n工作模式工作模式 n是通過(guò)置位控制寄存器的復(fù)位請(qǐng)求位激活的 CAN控制器芯 段段CANCAN地址地址寄存器名稱(chēng)（符號(hào)）寄存器名稱(chēng)（符號(hào)） 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(tài)寄存器狀態(tài)寄存器 3 3中斷寄存器中斷寄存器 4 4驗(yàn)收代碼寄存器驗(yàn)收代碼寄存器 5 5驗(yàn)收屏蔽寄存器驗(yàn)收屏蔽寄存器 6 6總線(xiàn)定時(shí)寄存器總線(xiàn)定時(shí)寄存器0 0 7 7總線(xiàn)定時(shí)寄存器總線(xiàn)定時(shí)寄存器1 8 8輸出控制寄存器輸出控制寄存器 9 9測(cè)試寄存器測(cè)試寄存器 發(fā)送緩沖器發(fā)送緩沖器 1010識(shí)別碼識(shí)別碼(ID10-3)(ID10-3) 1111識(shí)別碼識(shí)別碼ID2

22、-0)+RTRID2-0)+RTR和和DLCDLC 12-1912-19數(shù)據(jù)字?jǐn)?shù)據(jù)字1-1-節(jié)節(jié)8 8 接收緩沖器接收緩沖器 2020識(shí)別碼識(shí)別碼(ID10-3ID10-3) 2121識(shí)別碼識(shí)別碼ID2-0)+RTRID2-0)+RTR和和DLCDLC 22-2922-29數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)據(jù)字節(jié)1-81-8 3030 3131時(shí)鐘分頻器時(shí)鐘分頻器 BasicCAN BasicCAN 地址表地址表 CAN控制器芯 波特率設(shè)定波特率設(shè)定 n總線(xiàn)定時(shí)寄存器總線(xiàn)定時(shí)寄存器0 0 n定義了波特率預(yù)設(shè)值（BRP）和同步跳轉(zhuǎn)寬度（SJW）的值。 復(fù)位模式有效時(shí)這個(gè)寄存器是可以被訪(fǎng)問(wèn)（讀/寫(xiě)）的。在 BasicCAN模式中總是FFH。波特率預(yù)設(shè)值（BRP） CAN系統(tǒng)時(shí) 鐘tSCL的周期是可編程的，而且決定了相應(yīng)的位時(shí)序。CAN系 統(tǒng)時(shí)鐘由如下公式計(jì)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 CAN控制器芯 波特率設(shè)定波特率設(shè)定 n同步跳轉(zhuǎn)寬度同步跳轉(zhuǎn)寬度(SJW)(SJW) n