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sundexuan 发表于 2007-8-20 09:49

基于C的CAN总线切换方案

CAN(Control Area Network)总线最初是由德国Bosch公司开发的,它是一种支持分步式实时控制系统的串行通信局域网，具有如下优点：%Xis {.P"t ad
　　a.　通信方式灵活，可以多主方式工作，[url=http://www.studa.net/network/]网络[/url]上任意节点均可以在任意时刻主动地向总线上其他节点发送信息，而不为主从。)F[$je)Y1s)h
　　b.　采用非破坏性总线仲裁技术，当2个节点同时向总线上发送数据时，优先级低的节点主动停止数据发送，而优先级高的节点可不受[url=http://www.studa.net/]影响[/url]地继续传输数据，避免了总线冲突。
　　c.　总线上的节点信息可以分成不同的优先级，以满足不同的实时要求。?(ncn$y
　　d.　可以用点对点、一点对多点及全局广播等几种方式发送和接收数据。
　　e.　CAN 的直接通信距离最远可达10km（速率5kbit/s以下）；最高通信速率可达到1Mbit/s（最大传输距离为40m），节点可达110个。通信介质采用双绞线、同轴电缆或光纤。
　　f.　CAN 采用短帧结构，每帧信息最多8个字节，可满足通常工业领域中控制命令、工作状态及测试数据的一般要求。同时采用CRC校验等检错措施，降低了数据出错率。
g. 当CAN 节点严重错误时，具有自动关闭输出的功能，切断该节点与总线的联系，使总线上的其他节点及通信不受[url=http://www.studa.net/]影响[/url]，故具有较强的抗干扰能力。
　  虽然CAN总线具有较高的可靠性，但在对可靠性要求极高的应用（如电力监控）中，单一的总线难以满足这种要求，因此需采用双总线结构，当某一节点出现故障时，装置能自动切换另一总线上运行。网络图如图1所示：J2{)TY[!wC)d&W9V

[attach]55745[/attach];HqYU$[s

综合通信管理机通过双CAN 网与各装置通信，然后再转换为串行方式与上位机通信。通信管理双CAN网同时接收各装置上传的数据，亦同时转发上位机下达的命令。各装置双CAN网切换方式为：装置不断检测上位机发送的握手帧，若在规定的时间未收到握手帧，则判断为通信故障，装置自动切换到另一网上运行。下面主要介绍通信管理机的双网切换过程。\\{*^sKN/tT%p
硬件部分
本文采用PHILIPS公司生产的SJA1000来实现CAN总线切换功能。SJA1000 是一款完全符合CAN总线协议规定的独立CAN控制器, 用于汽车和一般工业环境中的控制器局域网络。它是PHILIPS半导体PCA82C200 CAN控制器的替代产品，不仅支持BasicCAN(CANBUS 2.0A)模式,同时还支持功能更强的PeilCAN(CANBUS 2.0B)模式。具有如下特性：
与PCA82C200独立CAN控制器引脚、电气完成兼容，具有它的所有功能。,tT b)ZB.A
   提供64字节接收缓冲区，可以存储高达21个报文，延长了最大中断服务时间，避免了数据超载。%aO:oW drb L!?$`
   和CAN2.0B协议兼容(PCA82C200兼容模式中的无源扩展帧)，同时支持11位和29位标识符，允许在同一系统中应用这二种帧结构，芯片可正确识别。l9}:hgsv@3?C
   最高位速率可达1Mbits/s，支持CAN总线协议规定的所有通信速率。
   PeliCAN模式扩展功能：cm.IHB b^~
   --可读/写访问的错误计数器H~!k@IYE
   --可编程的错误报警限制5S\O.Xd0fq
   --最近一次错误代码寄存器
   -- CAN总线错误中断1Z!Z6__ D5w6QB#B[l2g
   --具体控制位控制的仲裁丢失中断3ba H1?%TT']
   --单次发送(当发生错误或无仲裁时不重发)
   --只听模式(监听CAN总线，无应答、无主动的出错标志)RhN!`)Ef
   --支持热插拔(软件实现的位速率检测)kw!g Xw$c9v$W1i1YG
   --验收滤波器扩展(4字节验收代码，4字节屏蔽)5][DLAq m @
   --自测试模式(自接收请求)/^y'o3q@}\
   24MHz时钟频率，使MCU的访问更快、CAN的位定时选择更多。
   对不同微处理器的接口，可以支持Intel系列和Motorola系列的处理器。"OC7H9[uzL1z| v
   提供可编程的CAN输出驱动器配置。
   增强的环境温度范围(-40-+125℃)。%K!r4X&OL'ke
I^9hS?Dw.K|:X
基于SJA1000以上特点，CAN总线切换硬件电路原理图如图2所

[attach]55746[/attach]

软件部分
CAN总线切换程序主要包换初始化、数据发送与接收和数据处理。下面就介绍这三方面基于C语言的程序编写。3ut |PM$Xe
1．  初始化程序3t6g RB+Wg+Rc
SJA1000的初始化只能在复位模式下进行。初始化主要完成时间分频器、中断寄存器、滤波方式、验收代码、屏蔽代码、波特率和输出控制等的配置。具体如下：
#define             CAN0_BASE    0x4009M8XxR6E_/B C
#define             CAN1_BASE    0x500
// CAN Bus Time Regisiter
const unsigned char BusTime0[]={ 0xff, 0xe7, 0xd3, 0xc9, 0x89, 0x84, 0xc0, 0x80, 0x40, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff};
const unsigned char BusTime1[]={ 0xff, 0xbe, 0xbe, 0xbe, 0xa5, 0xa5, 0xff, 0x25, 0x14, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff};
// CAN initialize4@:R`:U bs i`.O
alien unsigned char caninit(unsigned char canno)gr-by)o)s8F
{Z9cj9T.rm;wM1h-Wy
         unsigned char *cnbase;
         unsigned char i,j;
         if(cnno==0) k'b`efgm;cU
cnbase = (unsigned char *)CAN0_BASE;
         else if(cnno==1)
cnbase = (unsigned char *)CAN1_BASE;ES&P_w/O _
         else return(0xff);'dg&jLN7f3M^#E
         for(i=0;i!m&? q`Rv:f~
{
            *cnbase = 1;3l^Q9Qf`]
            if(*cnbase&1) break;I#_ d6dEhR8Cc
         }OYA1{\:EN
         if(i>=8) return(0xff);
m-L0j/HR
         *(cnbase+31) = 0xc8; // cdr1~XDT|
         *(cnbase+ 4) = 0;    // ier
         *(cnbase+ 0) |= 0x0; // mode
         *(cnbase+16) = 0x3f; // acr0)S~@A#C2l)i$d
         *(cnbase+20) = 0xc0; // amr0
         *(cnbase+17) = 0x00; // acr1
         *(cnbase+21) = 0xef; // amr1
         *(cnbase+18) = 0x3f; // acr2
         *(cnbase+22) = 0xff; // amr2
         *(cnbase+19) = 0x80; // acr3
         *(cnbase+23) = 0xff; // amr3'{,Z G@-dunI
         *(cnbase+ 6) = BusTime0[3];szqc Ojhc,F,o
         *(cnbase+ 7) = BusTime1[3];  // CAN bus time register
         *(cnbase+ 8) = 0x1a;    // output control[[WIIB
   if(cnno==0)
*(cnbase+ 4) = 0xff;  // CAN0 interupt receive mode QNDB3m T
         else if(cnno==1) p$}$Dr/^\W3iS
*(cnbase+ 4) = 0; // CAN_B scan receive mode
else ;
         for(i=0;i3FMs*u-UE'Z
{ [ j'L$V{
               *cnbase &= ~1;
               if(!(*cnbase&1))
break;
         }.g]b.T*mhp
         if(i>=16) return(0xff);
         j = *(cnbase+ 3);
         while(*(cnbase+ 2) & 0x01)
*(cnbase+ 1) = 0x04;  //release rx message
         if(t&0x08)
*(cnbase+ 1) = 0x08;  //clear data overrun
return(0);Oz7F-p@6yA0G-_
}

2．  发送程序aW/L.TRO7}@
发送程序完成通信双方约定的帧的发送，发送时把需发送的数据送入发送缓冲区，然后置位命令寄存器的“发送请求”位，SJA1000启动发送，具有如下：~D+FN3PS;}
alien void DataSend(unsigned char *mesg, unsigned char len)8\ \2GJ;TK^-g
{ unsigned char *p;g_(`D`&W
  unsigned char i, j;(g*O*q?-c-o
  i = *(cnbase+ 3);2Vob5Ch9T
  if( (i&0x02) )             // check transmic interrupt@|Y%vR%L#I.V(mI"u
{ for(j=0; j tX%n_XLC#D5U
   { *(cnbase+16) = *mesg ;
      cnbase++;
      mesg++;
   }F?9S%[$k
   *(cnbase+ 1) = 0x01;    // transimic requst
}
else ~9eu:IP
   continue; j){#B#T0_6r bd
}1F5KV)d/I;cG+o,[U)k
3．  接收程序
报文的接收由CAN 控制器SJA1000 独立完成收到的报文放在接收缓区，可以发送给主控制器的报文，由状态寄存器的接收缓冲器状态标志RBS和接收中断标志RI标出，主控制器会将这条信息发送到本地的报文存储器，然后释放接收缓冲器。(Q;_bS$\-oYl[5~
alien void DataReceive( unsigned char *mesg )
{ Q:?1G#SF
  unsigned char i, j;              K5iWT bZ_&rL"R
i = ( (*(cnbase+3)&0x01) & (*(cnbase+2)&0x01) );  n'IZ/{L VA:b3B
if(i== 1)F1m]J"|g QcUw Xc
{
for(j=0; j
   {  *mesg = *(cnbase+16); x|S'w)_/N
   mesg++;
   cnbase++;y&M9Pa]f}]b8?/D
   }                                              L P+}"HH0Z;D
*(pnet+1) = 0x04;    // release receive buffer
}                                                 *r,a*C8PZy
4．  数据处理T6b(wz7T^?
数据处理是对接收到的报文根据实际需要进行处理。不同的应用场合有不同的处理过程，在此不予详细介绍。
alien void DataProcess( void )K-K7Ody V
{7F,z"qN,M:U;Gd/i1]
  unsigned char DatProBuf[20] ;v0[9Z}sH
  DataReceive( &DatProBuf );Am!qw}c V%nK
  /*7r i;v\^ Eb
Data Process
  */
}
总结:l9W:i,T0Ff
总线切换有多种方式，上面介绍的切换方式主要适用于通信管理上。在实际应用中，可根据不同的情况选择不同的切换方式。如对于通信终端，可只用一块CAN控制器，若终端在规定的时间内没有接收到上位机发出的握手帧，则判断为通信故障，装置自动切换到另一网运行。由于篇幅关系，在此不一一介绍。

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