CAN總線通信較之一般的通信總線而言，其數(shù)據(jù)通信具有突出的可靠性、實(shí)時(shí)性和靈活性，應(yīng)用范圍也早已不再局限于汽車行業(yè)，而是擴(kuò)展到了機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床、家用電器等領(lǐng)域。CAN控制器用來實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的CAN通信協(xié)議。CAN控制器分為兩種： 一種是獨(dú)立的控制芯片，如SJA1100;另一種是將其集成在微控制器內(nèi)部，例如Atmel公司最新推出的AT90CAN系列單片機(jī)。與使用獨(dú)立的CAN控制器相比，自身集成了CAN接口的微控制器在簡化硬件電路設(shè)計(jì)的同時(shí)，提高了軟件開發(fā)的效率。
1 AT90CAN單片機(jī)CAN控制器特性
AT90CAN單片機(jī)的CAN控制器能夠兼容CAN2.0A和CAN2.0B通信協(xié)議，內(nèi)部設(shè)有120字節(jié)的郵箱空間，它由15個(gè)MOB(Message Object)與CAN DATA BUFFER組成。MOB用來描述一幀完整的CAN報(bào)文信息，每個(gè)MOB擁有獨(dú)立的工作寄存器組(詳見參考文獻(xiàn)\[1\])，這些寄存器規(guī)定了CAN通信報(bào)文的幀格式與工作模式。CAN通用控制寄存器里的CANPAGE寄存器為15個(gè)MOB規(guī)定了相對(duì)應(yīng)的BUFFER地址和指針，用來存放通信時(shí)發(fā)出或接收到的數(shù)據(jù)以及保存MOB寄存器組的設(shè)置。對(duì)MOB的寄存器組進(jìn)行初始化設(shè)置后，CAN控制器根據(jù)MOB的不同設(shè)置，就可以分別實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的發(fā)送、接收以及過濾功能，整個(gè)工作過程不需要CPU干預(yù)，簡化了軟件代碼的編寫。而CPU通過訪問CAN控制器狀態(tài)寄存器或者由CAN控制器以中斷的方式通知CPU，即可得到當(dāng)前通信狀態(tài)，從而大大節(jié)省了CPU的占用時(shí)間。
2 CAN控制器的初始化
要實(shí)現(xiàn)CAN通信，首先要對(duì)CAN控制器進(jìn)行正確的初始化設(shè)置。初始化過程包括對(duì)CPU的引腳功能、CAN通信波特率、中斷優(yōu)先級(jí)和MOB寄存器的設(shè)置等。在編寫驅(qū)動(dòng)的過程中，需要注意的是在完成對(duì)CANPAGE寄存器的設(shè)置后，再進(jìn)行MOB的設(shè)置;否則，MOB的初始值將不能被保存，導(dǎo)致系統(tǒng)初始化失敗。
其基本初始化流程如圖1所示。其中陰影部分是必須初始化的部分，其他部分可以根據(jù)實(shí)際程序功能的需要予以設(shè)置。
圖1 CAN控制器初始化流程
CAN控制器初始化程序：
#define CAN_PORT_INPIND
#define CAN_PORT_DIR DDRD
#define CAN_PORT_OUT PORTD
#define CAN_INPUT_PIN6
#define CAN_OUTPUT_PIN5
void CAN_INIT() {
CAN_PORT_DIR &= ~(1<
CAN_PORT_DIR &= ~(1<
CAN_PORT_OUT |=(1<
CAN_PORT_OUT |=(1<
CANTCON=0x00;//CAN時(shí)鐘寄存器清零
CANGCON |= 0x01;//軟件復(fù)位
CANBT1=0x06;
CANBT2=0x2a;
CANBT3=0x13;//設(shè)置通信波特率為250kbps
CANIE2 |= 0x60;//使能MOB5、MOB6
CANIE1 |= 0x01;//使能MOB0
CANGIE = 0xA0; //使能CAN中斷
CANGCON |= 0x02;//CAN控制器啟動(dòng)
}
3 AT90CAN單片機(jī)與PC機(jī)CAN通信實(shí)例
下面以如何實(shí)現(xiàn)AT90CAN單片機(jī)與PC機(jī)間的CAN通信為例，進(jìn)一步說明AT90CAN單片機(jī)的CAN功能模塊驅(qū)動(dòng)的編制流程，如圖2所示，并給出C語言編寫的CAN通信程序。它的功能是接收PC機(jī)經(jīng)由專用的PCICAN模塊擴(kuò)展的CAN接口發(fā)出的數(shù)據(jù)，并將收到的數(shù)據(jù)與驗(yàn)收過濾器寄存器中設(shè)定的ID值比較。如果ID值相符，則將數(shù)據(jù)重新編制ID后發(fā)給PC機(jī)。
圖2 與PC機(jī)CAN通信軟件流程
以下程序已在實(shí)驗(yàn)中調(diào)試通過，通信效果良好，可以直接應(yīng)用。
#include "ioCAN128v.h"
#include
#include
#define fosc 11059200//晶振11.0592 MHz
unsigned char PCSJ\[8\]={0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00};//數(shù)組用來存放接收到的數(shù)據(jù)
void main() {//主程序
CLI();//關(guān)總中斷
void CAN_INIT();//CAN控制器初始化
CANPAGE = 0x50;//設(shè)置MOB5
CANSTMOB=0x00;//清狀態(tài)寄存器
CANIDT1 = 0x02;//CANIDT1～CANIDT4
CANIDT2 = 0x01;//設(shè)置ID過濾寄存器
CANIDT3 = 0x00;
CANIDT4 = 0x00;
CANIDM1 = 0xff;//CANIDM1～CANIDM4
CANIDM2 = 0xff;//設(shè)置驗(yàn)收寄存器
CANIDM3 = 0x00;
CANIDM4 = 0x00;
CANCDMOB = 0x98;//使能接收
SEI();//打開總中斷
while(1) {
CANPAGE=0x10;//設(shè)置MOB4
CANSTMOB=0x00;
CANIDT1 = 0x01;//CANIDT1～CANIDT4
CANIDT2 = 0x01;//設(shè)置發(fā)送幀ID值寄存器
CANIDT3 = 0x00;
CANIDT4 = 0x00;
for(i = 0;i<8;i++) {
CANMSG=PCSJ[i]; //將接收到的數(shù)據(jù)發(fā)送回上位機(jī)
}
CANCDMOB=0x58;//使能發(fā)送
CANSTMOB&=~(1<
wait(2);
}
}
實(shí)例中數(shù)據(jù)接收由MOB5產(chǎn)生中斷完成，中斷服務(wù)子程序如下：
#pragma interrupt_handler can_isr:19//CAN控制器中斷向量入口
void can_isr(void) {
if ((CANSIT2 & 0x20)==0x20) {//判斷是否是MOB5產(chǎn)生中斷
CANPAGE=0x50;
for(i = 0; i < 8; i++) {
PCSJ[i] =CANMSG;
}
CANSTMOB = 0x00; //清狀態(tài)位
CANCDMOB = 0x98;//重新使能接收功能
}
}
4 結(jié)論
AVR系列單片機(jī)內(nèi)部有可編程的Flash，自帶EEPROM,支持JTAG接口片內(nèi)調(diào)試和對(duì)Flash、EEPROM、熔絲位和鎖定位的編程，因此成為眾多單片機(jī)芯片的首選。其內(nèi)部集成了獨(dú)立CAN控制器的AT90CAN系列單片機(jī)，彌補(bǔ)了單片機(jī)在CAN總線通信應(yīng)用中的缺陷，不必再擴(kuò)展外圍的CAN通信控制芯片，簡化了硬件電路設(shè)計(jì)。本文通過對(duì)AT90CAN系列單片機(jī)CAN通信模塊的詳細(xì)介紹，旨在說明如何對(duì)其進(jìn)行編程實(shí)現(xiàn)CAN通信功能，為使用單片機(jī)進(jìn)行CAN通信的初學(xué)者提供了編程參考。