基于LPC2131嵌入式系統(tǒng)的CAN模塊設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1、基于lpc2131嵌入式系統(tǒng)的can模塊設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)隨著信息技術(shù)技術(shù)的飛快進(jìn)展， 技術(shù)計(jì)劃架構(gòu)作為一種具備低功耗、高性能、以及小體積等特性的32位微處理器，得到了眾多的學(xué)問產(chǎn)權(quán)授權(quán)用戶，其中包括世界頂級(jí)的和系統(tǒng)公司。目前已被廣泛的用于各類產(chǎn)品，汽車、消費(fèi)消遣、影像、工業(yè)控制、海量存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)、安保和無線等領(lǐng)域。被業(yè)界人士認(rèn)為，基于arm的技術(shù)計(jì)劃是最具市場(chǎng)前景和市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)的解決計(jì)劃。 現(xiàn)場(chǎng)can是為解決現(xiàn)代汽車中眾多的電控模塊之間的數(shù)據(jù)交換而開發(fā)的一種串行通信協(xié)議。因?yàn)槠渚哂卸嘀髡疽罁?jù)優(yōu)先權(quán)舉行總線拜訪，采納非破壞性總線仲裁，可完成對(duì)通信數(shù)據(jù)的錯(cuò)誤檢驗(yàn)和優(yōu)先級(jí)判別，數(shù)據(jù)長(zhǎng)度最多為8個(gè)字節(jié)，傳輸時(shí)光短

2、，受干擾的概率低，抗干擾能力較強(qiáng)，通信速率最高可達(dá)1mbit/s等特點(diǎn)，它被廣泛應(yīng)用在汽車，工業(yè)，消費(fèi)類電子等領(lǐng)域，而被公認(rèn)為是最有前途的現(xiàn)場(chǎng)總線之一?；赼rm在嵌入式系統(tǒng)方面優(yōu)勢(shì)和的廣泛應(yīng)用，目前越來越多的arm處理器內(nèi)部都自帶了can控制器，極大的便利了開發(fā)人員對(duì)can總線的開發(fā)。但目前仍有些產(chǎn)品中的arm處理器沒有內(nèi)置can控制器，為了能夠適應(yīng)節(jié)點(diǎn)間對(duì)數(shù)據(jù)傳輸所提出的實(shí)時(shí)性，牢靠性的要求，同時(shí)又不轉(zhuǎn)變本來的硬件結(jié)構(gòu)，通過外擴(kuò)can接口模塊來實(shí)現(xiàn)can通信成了一個(gè)較為合適的挑選。本文基于arm7tdmi-s處理器lpc2131，對(duì)內(nèi)部沒有集成can控制器的處理器，設(shè)計(jì)了較為通用的can接

3、口模塊的硬件，并對(duì)can總線舉行了牢靠性設(shè)計(jì)，而且對(duì)基于嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)cos-ii實(shí)現(xiàn)can通信，舉行了嵌入式軟件的設(shè)計(jì)，終于在實(shí)踐中對(duì)can總線通訊的牢靠性和可行性舉行了驗(yàn)證。lpc2131philips lpc2131是基于arm7tdmi-s的高性能32位risc微控制器，它一方面具有arm處理器的全部?jī)?yōu)點(diǎn)：低功耗、高性能；同時(shí)又具有較為豐盛的片上資源，十分適合嵌入式產(chǎn)品的開發(fā)。其特點(diǎn)如下：·集成了thumb擴(kuò)展命令集。·32kb可在系統(tǒng)中編程(isp)的片內(nèi)flash和可在應(yīng)用中編程(iap)的8kb ram，具有向量中斷控制器。·2個(gè)uart，2個(gè)i

4、2c串行接口，2個(gè)spi串行接口，2個(gè)定時(shí)器(7個(gè)捕捉/比較通道)，單元可提供多達(dá)6個(gè)pwm輸出,8通道10位，實(shí)時(shí)時(shí)鐘rtc，定時(shí)器wdt，48個(gè)通用i/o引腳。·cpu時(shí)鐘高達(dá)60mhz，具有片內(nèi)晶體和片內(nèi)pll。lpc2131內(nèi)部沒有集成can控制器，而無法利用can總線來舉行通訊。為了使得lpc2131能夠利用can總線舉行通訊，可以通過外部擴(kuò)展來拓展其功能。硬件電路設(shè)計(jì)因?yàn)閘pc2131是由3.3v供電的arm7tdmi-s微處理器，其各個(gè)io引腳是3.3v的ttl電平，而且可以承受5v的。而自立can控制器sja1000是5v供電，其各個(gè)io口的電平是5v的ttl電平，所

5、以二者兼容，其io可以挺直相連。lpc2131與can控制器接口lpc2131與can控制器接口1所示，lpc2131的p0.8p0.15與sja1000的ad0ad7挺直相連實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互，p0.22，p0.25，p0.31，p0.23分離與sja1000的ale/as,rd/e，wr，cs相連實(shí)現(xiàn)讀寫和片選，p0.30，p0.27分離與sja1000的int，rst相連實(shí)現(xiàn)中斷和復(fù)位。lpc2131拜訪sja1000時(shí)，可通過軟件模擬sja1000中所規(guī)定的讀寫時(shí)序來舉行，sja1000的模式引腳mode通過vcc而置為高電平，使得sja1000工作在intel的模式。圖1 lpc2131與

6、can控制器接口電路can與can總線接口can收發(fā)器與can總線的接口2所示，其中sja1000的tx0,rx0分離與can收發(fā)器的txd，rxd相連，為提高can收發(fā)器82c250與can總線的接口部分的抗干擾能力，特在82c250 的canh 和canl 引腳串接一個(gè)共模扼流圈，以消退一定的共模干擾，而使得總線差分信號(hào)能夠順當(dāng)通過。并且canh和canl分離通過一個(gè)磁珠與總線相連，以起到消退一定的高頻干擾。同時(shí)canh 和canl與地之間并聯(lián)了兩個(gè)30pf 的小，可以起到濾除總線上的高頻干擾和一定的防電磁輻射的能力。另外在兩根can總線接入端與地之間分離接了一個(gè)tvs,當(dāng)can 總線有較

7、高的電壓時(shí)通過tvs的擊穿而接地，可起到一定的過壓庇護(hù)作用。82c250 的rs引腳上接有一個(gè)斜率以降低can總線的向外輻射。圖2 can收發(fā)器與總線接口電路對(duì)于其他無內(nèi)置can控制器的能夠承受5v的ttl電平的處理器來說，只需轉(zhuǎn)變與sja1000的數(shù)據(jù)端口ale/as，rd/e，wr，cs，int，rst相銜接的引腳即可完成外擴(kuò)can接口的硬件設(shè)計(jì)工作，否則在兩者之間加一個(gè)規(guī)律電平轉(zhuǎn)換的器件即可。軟件設(shè)計(jì)對(duì)sja1000的讀寫拜訪因?yàn)閘pc2131的48個(gè)引腳全是io,所以首先需要通過軟件模擬讀寫sja1000的時(shí)序，來對(duì)sja1000舉行操作，進(jìn)而完成can通訊功能。依據(jù)sja1000在i

8、ntel模式下的讀寫時(shí)序4，可編寫lpc2131通過can控制器sja1000發(fā)送數(shù)據(jù)的寫函數(shù)void writecan(uint8 addr,uint8 data)和接受can控制器所接受的數(shù)據(jù)的讀函數(shù)uint8 readcan(uint8 addr),其中addr為sja1000相應(yīng)的寄存器的地址，data為lpc2131所發(fā)送的數(shù)據(jù)，讀函數(shù)readcan可返回所接受的數(shù)據(jù)。can通訊的實(shí)現(xiàn)要實(shí)現(xiàn)一個(gè)can通訊需要實(shí)現(xiàn)3個(gè)功能模塊：對(duì)sja1000的初始化模塊；數(shù)據(jù)發(fā)送模塊；數(shù)據(jù)接受模塊。·對(duì)sja1000的初始化模塊在開頭通訊之前，首先要在sja1000的各個(gè)功能寄存器舉行設(shè)置

9、，包括模式寄存器，波特率，時(shí)鐘分頻器，中斷使能寄存器，濾波寄存器，輸出控制寄存器。uint8 inisja1000(uint8 btr0,uint8 btr1)io0clr=cs; /片選sja1000writecan(0,0x09); /進(jìn)入復(fù)位模式writecan(31,0xe8); /設(shè)置時(shí)鐘分頻器writecan(4,0xfd); /設(shè)置中斷使能寄存器writecan(16,acceptcode1);/設(shè)置驗(yàn)收代碼1writecan(17,acceptcode2);/設(shè)置驗(yàn)收代碼2writecan(18,acceptcode3);/設(shè)置驗(yàn)收代碼3writecan(19,acceptco

10、de4);/設(shè)置驗(yàn)收代碼4writecan(20,maskcode1); /設(shè)置驗(yàn)收屏蔽1writecan(21,maskcode2); /設(shè)置驗(yàn)收屏蔽2writecan(22,maskcode3); /設(shè)置驗(yàn)收屏蔽3writecan(23,maskcode4); /設(shè)置驗(yàn)收屏蔽4writecan(6,btr0); /設(shè)置總線時(shí)序寄存器1writecan(7,btr1); /設(shè)置總線時(shí)序寄存器2writecan(8,0xfa); /設(shè)置輸出控制積存器writecan(0,0x08); /進(jìn)入操作模式oscanmbox=osmboxcreate(0);/建立can通訊郵箱if (oscanmbo

11、x=null)return false;return true;·數(shù)據(jù)發(fā)送模塊假設(shè)要發(fā)送的數(shù)據(jù)的id存儲(chǔ)在數(shù)組id4中，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在數(shù)組senddata8中，其發(fā)送模塊程序如下所示，其中參數(shù)dlc為發(fā)送的字節(jié)數(shù)，ff為幀類型，即0為數(shù)據(jù)幀，1為遠(yuǎn)程幀。void tx(uint8 dlc,uint8 ff)uint8 i;os_enter_critical();if (ff=0x01)writecan(16,dlc+0x80); /數(shù)據(jù)幀elsewritecan(16,dlc+0xd0); /遠(yuǎn)程幀writecan(17,id0);writecan(18,id1);writecan(19,id2);writecan(20,id3); /tx標(biāo)識(shí)碼for (i=0;i結(jié)語以arm芯片作為主控制器，can總線作為數(shù)據(jù)傳輸方式來舉行通訊的嵌入式系統(tǒng)得到了越