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SAM4E单片机之旅——19、CAN间通信

作者:时间:2017-04-19来源:网络

  协议具有良好的可靠性,在工业中应用广泛。这次就先熟悉的基本功能。

本文引用地址:/article/201704/346810.htm

  开发板有两个,每个CAN有8个信箱。这次内容是从CAN0的信箱0发送数据到CAN1的信箱0。

  除本次使用的功能外,CAN还有远程帧、强大的错误处理功能。

  一、电路

  CAN总线上的逻辑数值是用显性电平和隐性电平表示的。“显性”的意思是指在同时传输显性电平和隐性电平时,总线上呈现的是显性电平。显性电平表示逻辑“0”,隐性电平表示逻辑“1”。

  在使用CAN的过程中,需要使用一个CAN收发器进行电平的转换与解释。开发板使用的CAN收发器为SN65HVD234,其接线如下图所示:

    

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  其中CANTXx和CANRXx引脚可以复用为CAN的外设。而在使用该收发器时,需要将CANRXxEN驱动为高电平以启用收发器的接收功能,将CANTXxRS驱动求低电平以启用发送功能。

  在实验的时候,需要将这两个口(J13和J14)使用线缆连接起来。当连接完成而未通电时,可以测得CANH和CANL是短路状态的。

  二、CAN网络参数及波特率

  假设MCK为96 MHz,需要设置的CAN波特率为1000 Kbps。

  CAN的波特率的设置不是那么的直接。CAN定义了一个名为“原子时间(TQ)”的最小时间单位;然后把一个比特的传输过程分为若干阶段(同步段、传播时间段、相位缓冲端1、相位缓冲段2),每个阶段的时间均是由TQ的数量表示。

clip_image006

  SAM4中,时间TQ用“CAN系统时钟(CSC)”表示。波特率相关的参数均通过CAN波特率寄存器(CAN_BR)设置。

  TQ(CSC)设置。组成每个位时间的TQ数量的范围为8—25。为取整,这里将数量选择为16。所以CAN系统时钟的频率为CAN波特率的16倍,即16 MHz。再所以需要将MCK进行6分频。根据BRP字段的作用方法,需要将BRP字段设置为5。

  同时,可以计算出每个TQ的长度为62.5 ns。

  同步段固定为1 TQ。

  传播时间端PROP_SEG需要根据硬件相关的信息确定,用于吸收网络的物理(发送单元、总线、接收单元)延迟。该段的时间需要为总物理延迟的2倍。在芯片手册的示例中,该延迟为190 ns。所以该段的时长需要设置为380 ns,即约6 TQ。将PROPAG字段设置为5即可达到目的。

  剩下的16-1-6=9 TQ,均用与相位缓冲段。在Atmel的CAN中,需要2 TQ确定总线的电平。因为采样点位于相位缓冲段2的起始,所以它的长度不能少于2 TQ 。这里使两个阶段尽量等长,所以让相位缓冲段1设置为4 TQ,段2设置为5 TQ。将PHASE1和PHASE2分别设置为3和4即可。

  再补偿宽度。最小可配置为1 TQ,最多可配置为相位缓冲段1和4 TQ间的较小值。这里配置为4 TQ。将SJW段设置为3即可。

  具体设置代码如下:

  const uint32_t can_br = CAN_BR_BRP(5)

   CAN_BR_PROPAG(5)

   CAN_BR_PHASE1(3)

   CAN_BR_PHASE2(4)

   CAN_BR_SJW(3)

   CAN_BR_SMP_ONCE;

  CAN0->CAN_BR = can_br;

  CAN1->CAN_BR = can_br;

  三、CAN初始化

  GPIO及PMC设置。注意将PE1和PE3驱动为高电平,PE0和PE2驱动为低电平。

  网络参数设置。在启用CAN之前,需要设置好网络参数。

  启用CAN。CAN使能后,需要和总线进行同步。在连续检测到11个隐性位时,CAN进入唤醒状态,且WAKEUP位置位:

  CAN0->CAN_MR = CAN_MR_CANEN;

  CAN1->CAN_MR = CAN_MR_CANEN;

  while( ((CAN0->CAN_SR & CAN_SR_WAKEUP) == 0)

   ((CAN1->CAN_SR & CAN_SR_WAKEUP) == 0) );

  信箱设置。通过设置CAN_MMR的MOT字段即可设置信箱的类型。由于这个设置是立即生效的,所以在设置这个字段时,需要先(或同时)完成其他相关信息的设置。同时,在修改设置时,应该先关闭信箱。

  发送信箱需要先设置好的只有优先级:

  #define TX_MB (CAN0->CAN_MB + 0)

  TX_MB->CAN_MMR = CAN_MMR_PRIOR(0)

   CAN_MMR_MOT_MB_TX;

  接收信箱需要先设置好ID相关的信息。简单起见,这里只使用标准格式的帧,即只指定MIDvA部分,同时MIDE位指定为0(默认)。由于符合接收条件的ID设置为1个,即需要比较接收ID所有的位,所以将CAN_MAM的MIDvA字段全部置1。

  #define RX_MB (CAN1->CAN_MB + 0)

  #define CAN_COMM_ID 5

  RX_MB->CAN_MID = CAN_MID_MIDvA(CAN_COMM_ID);

  RX_MB->CAN_MAM = CAN_MAM_MIDvA(~(uint32_t)0);

  RX_MB->CAN_MMR = CAN_MMR_MOT_MB_RX;

  四、数据传输

  通过UART读取一个数字:

  int num;

  scanf("%d", &num);

  通过信箱发送数据。

  假设int为4字节,则通过CAN_MDL即可表示所需信息。发送时,在确定信箱可用后,需要指定好信息ID。然后向CAN_MCR写入信息长度(用byte表示),同时写入MTCR位以开始发送操作。最后,在发送完成后,CAN_MSR的MRDY位重新置位。

  // 等待信箱可用

  while(!(TX_MB->CAN_MSR & CAN_MSR_MRDY));

  TX_MB->CAN_MID = CAN_MID_MIDvA(CAN_COMM_ID); // ID

  TX_MB->CAN_MDL = num; // 低4字节数据

  TX_MB->CAN_MCR = CAN_MCR_MDLC(4) // 数据长度

  | CAN_MCR_MTCR; // 开始尝试发送

  printf("-I- Sending message from TX mailbox...\r\n");

  // 等待发送完成

  while(!(TX_MB->CAN_MSR & CAN_MSR_MRDY));

  通过信箱接收数据。

  通过查询CAN_MSR的MRDY位可以确定是否接收到了数据,然后在CAN_MSR的MDLC字段可以确定信息长度。在完成数据接收后,需要向CAN_MCR写入MTCR字段以完成本次接收,从而开始下一次信息接收工作。

  // 等待信息接收完成

  while(!(RX_MB->CAN_MSR & CAN_MSR_MRDY));

  // 检查信息长度

  const int rec_len =

  (RX_MB->CAN_MSR & CAN_MSR_MDLC_Msk) >> CAN_MSR_MDLC_Pos;

  if (rec_len == 4) {

  // 读取信息并打印

  printf("-I- Data read from RX mailbox: %d \r\n",

  (int)RX_MB->CAN_MDL);

  }

  // 开始下一次接收

  RX_MB->CAN_MCR = CAN_MCR_MTCR;



关键词: SAM4E CAN

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