基于DSPIC30F4011單片機的CAN總線通信設計

?引言

　　CAN (Controller Area Network) 即控制器局域網(wǎng)絡，屬于工業(yè)現(xiàn)場總線的范疇。與一般的通信總線相比， CAN總線的數(shù)據(jù)通信具有突出的可靠性、實時性和靈活性。事實上，由于其良好的性能及獨特的設計， CAN總線越來越受到人們的重視。同時，由于CAN總線本身的特點，其應用范圍目前已不再局限于汽車行業(yè)，而且向著自動控制、航空航天、航海、過程工業(yè)、機械工業(yè)、紡織機械、農用機械、機器人、數(shù)控機床、醫(yī)療器械及傳感器等領域發(fā)展。為此，本文給出了利用兩片DSP IC30F4011，并用雙絞線將兩單片機的CAN模塊連接起來組成一個CAN總線，而兩單片機相當于CAN總線上的兩個結點，再編寫程序實現(xiàn)兩單片機之間簡單通信的方法。

　　1 DSPIC30F4011簡介

　　DSPIC30F4011 是Microc hip 公司新推出的DSPIC30F系列16位單片機。它是一種具有單片機和DSP綜合功能的16位CPU，該器件不但保留了單片機的基本性能、豐富的外圍模塊，同時還兼具DSP的高速運算能力。DSPIC30F4011單片機上集成的CAN模塊，使其能夠與其它CAN模塊或數(shù)字信號控制器進行通信，其上的CAN模塊是一串行接口，此接口的設計允許在噪聲環(huán)境下進行通信，同時它也是一個通信控制器，可以實現(xiàn)BOSCH 規(guī)范中定義的CAN 2.0 A/B 協(xié)議，該模塊也支持該協(xié)議的CAN 1.2、CAN2.0A、CAN 2.0BPassive 以及CAN2.0B Ac tive等版本。

　　2 CAN總線實現(xiàn)方案

　　本文介紹的系統(tǒng)中的每個節(jié)點都由單片機、CAN控制器、MCP2551收發(fā)器組成。單片機主要用于系統(tǒng)的計算及信息處理等功能； CAN控制器主要用于系統(tǒng)的通信； MCP2551收發(fā)器主要用于增強系統(tǒng)的驅動能力。系統(tǒng)的發(fā)送過程是首先由單片機對外圍設備或其他節(jié)點傳送過來的信息進行處理，按CAN規(guī)范規(guī)定的格式將其寫入CAN控制器的發(fā)送緩沖器，并啟動發(fā)送命令，再把數(shù)據(jù)發(fā)送到CAN總線上；而其接收過程則是CAN控制器從CAN總線上自動接收數(shù)據(jù)，并經(jīng)過過濾后存入CAN接收緩沖器，且向單片機發(fā)出中斷請求，此時單片機可從CAN的接收緩沖器讀取要接收的數(shù)據(jù)。圖1所示是CAN總線通信的簡單示意圖。

圖1 CAN總線通信示意圖

　　3 CAN總線通信程序設計

　　在程序設計時，可把一端作為發(fā)送數(shù)據(jù)端，另一端作為數(shù)據(jù)接收端。信息從CAN模塊發(fā)送到CAN總線通常是由CAN模塊自動完成的。發(fā)送程序只需把發(fā)送的信息幀送到CAN的發(fā)送緩沖區(qū)，然后啟動發(fā)送命令即可。發(fā)送程序可采用查詢方式。作為發(fā)送端，也可對其發(fā)送緩沖寄存器進行賦值，以作為發(fā)送的信息，具體方法如下：

　　C1TX0B1 = 0x5555;

　　C1TX0B2 = 0x5555;

　　C1TX0B3 = 0x5555;

　　C1TX0B4 = 0x5501;

　　之后應將這些數(shù)據(jù)發(fā)送到CAN總線上，并將報文發(fā)送優(yōu)先級設成最高級，以便于數(shù)據(jù)發(fā)送。

　　信息從CAN總線到CAN接收緩沖區(qū)也是由CAN控制器自動完成的。接收程序只需從接收緩沖區(qū)讀取要接收的信息即可。接收程序同樣可采用查詢方式。接收緩沖器會*總線是否有進入的報文，如發(fā)現(xiàn)總線上有報文，即接收報文。接收端程序中可定義四個變量，并把接收緩沖寄存器的值賦予變量，通過變量值的變化來判斷接收端是否從總線上接收到了報文。

　　兩端CAN模塊寄存器的配置必須匹配，否則兩者將無法進行通信。其具體配置方法如下：

　　C1TX0CON = 0x0003;

　　C1TX0SID = 0x0020;

　　C1TX0DLC = 0x01c0;

　　C1RX0CON = 0x0000;

　　C1RX0DLC = 0x0008;

　　C1RXF0SID = 0x0020;

　　C1RXM0SID = 0xffff;

　　C1CFG1 = 0x00ff;

　　C1CFG2 = 0x07ff;

　　在寄存器設置完成之后，系統(tǒng)將進入正常工作模式。

　　4 測試結果分析

　　當兩個單片機用雙絞線連接好之后，即可在兩臺計算機上同時運行程序。當程序運行一段時間后，就可對運行結果進行分析。分析時，可先對發(fā)送端進行分析，圖2所示是其寄存器的測試值列表。

圖2 寄存器值列表

　　從圖2可知，發(fā)送端的接收緩沖寄存器的值與發(fā)送緩沖寄存器的值相等，說明發(fā)送端的CAN模塊在*到總線上有報文時也接收了報文，這正好符合CAN總線協(xié)議。

　　利用圖3所示的測試變量值可從接收端進行分析。

圖3 測試變量值列表

　　由圖3可知，接收端變量的值與發(fā)送端賦予發(fā)送緩沖寄存器的值相等，這也就是說，接收端的接收緩沖器接收到了總線上的報文，證明本CAN總線通信設計成功。

　　5 結束語

　　本文基于DSPIC30F4011的CAN總線特性，通過在兩個DSPIC30F4011之間進行雙絞線連接，實現(xiàn)了兩個單片機之間的CAN總線數(shù)據(jù)通信，該方法具有實現(xiàn)簡單，方便，實時性好，方便靈活等優(yōu)點?？梢詾樾枰褂肅AN總線通信的應用提供一個參考。
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