基于dsPIC33FJ128MC506的CAN通信
系统硬件 利用TJA1054作为CAN收发器，dsPIC33FJ128MC506 CAN通讯要注意的是，在处理器和收发器之间要加光耦以隔离两者之间的电源。原理图如图1所示。
系统初始化 Microchip公司的dspPIC33FJ128MC506芯片中ECAN通信模块的初始化分为五个部分：系统工作时钟设置、ECAN接收和发射缓冲区的设置、ECAN波特率的设置、接收过滤寄存器和屏蔽寄存器的设置以及ECAN收发器TJA1054的启动。
图1 dsPIC33FJ128MC506 CAN通讯原理图
系统工作时钟设置 dsPIC33FJ128MC506可以选择多种外部和内部振荡器作为时钟源，并通过时钟控制寄存器OSCCON进行设置。对时钟的选择要在系统的配置存储区(0x800000-0xFFFFFF)进行，在程序中一般通过几句宏指令语句指定。 以下语句选择时钟并禁能看门狗，其他的功能请参看芯片说明书。 _FOSCSEL(FNOSC_PRIPLL); //选用带PLL的主振荡器 _FOSC(POSCMD_HS); // 主振荡器为HS型晶振 _FWDT(FWDTEN_OFF); // 看门狗禁能 下面的函数对系统时钟进行配置, 外部晶振为8MHz，系统工作时钟为40MHz。 void oscConfig(void) { CLKDIVbits.PLLPRE = 0; //外设时钟2分频为4M PLLFBDbits.PLLDIV = 18; //20倍频，为80M CLKDIVbits.PLLPOST = 0; //外设时钟2分频为40M while(OSCCONbits.LOCK!=1){ }; //等待设置生效 } ECAN接收和发射缓冲区的设置 DMA(直接存储器访问)方式是外设SFR与RAM间进行数据复制的非常高效的机制，dsPIC33FJ128MC506的ECAN模块支持DMA传输，共有8个DMA通道可供选择。在此我们选用0和2通道分别作为ECAN1的发射和接收。初始化语句如下： DMA0通道初始化为ECAN1发射： void dma0init(void) { DMACS0=0; //清DMA控制器状态位 DMA0CON=0x2020; //DMA为外设间接寻址模式，支持从DMA读，并写到外设 DMA0PAD=0x0442; //DMA0PAD下载为ECAN1发射寄存器的地址 DMA0CNT=0x0007; //传输计数寄存器为8 DMA0REQ=0x0046; //DMA外设REQ编号选择位 DMA0STA= __builtin_dmaoffset(ecan1msgBuf); //DMA起始地址位 DMA0CONbits.CHEN=1; } DMA2通道初始化为ECAN1接收： void dma2init(void) { DMACS0=0; //清DMA控制器状态位 DMA2CON=0x0020; //DM为外设间接寻址模式，支持从DMA写，并读到外设 DMA2PAD=0x0440; //DMA0PAD下载为ECAN1接收寄存器的地址 DMA2CNT=0x0007; //传输计数寄存器为8 DMA2REQ=0x0022; //DMA外设REQ编号选择位 DMA2STA= __builtin_dmaoffset(&ecan1msgBuf[2][0]); //DMA起始地址位 DMA2CONbits.CHEN=1; } 上面程序中的“DMA0STA= __builtin_dmaoffset(ecan1msgBuf);”和“ DMA2STA= __builtin_dmaoffset(&ecan1msgBuf[2][0]); ”分别指明了DMA的起始地址位为ecan1msgBuf和(&ecan1msgBuf[2][0]，ecan1msgBuf是一个两维数组，在相关头文件中定义，其语句为： ECAN1缓冲器的设置： #define ECAN1_MSG_BUF_LENGTH 4 //长度为4个字 //缓冲区为二维数据 typedef unsigned int ECAN1MSGBUF [ECAN1_MSG_BUF_LENGTH][8]; //数组位于DMA空间 extern ECAN1MSGBUF ecan1msgBuf __attribute__((space(dma))); 波特率的设置
正确设置通信波特率必须配置以下几个参数：同步跳转宽度、波特率预分频比、相位段1和相位段2的长度、采样次数及传播时间段的长度。设置程序语句如下：
voide CAN1ClkInit(void)
{
/*指定 CAN通信时钟利用系统的指令周期，在此为20MHz，即Fcan=20MHz*/
C1CTRL1bits.CANCKS = 1;
/*规定一个CAN位包含16个TQ，分配如下：*/
C1CFG1bits.SJW = 3; //同步段 = 1TQ
C1CFG2bits.SEG1PH=3; //相位传输段1 = 4TQ
C1CFG2bits.SEG2PHTS = 1; //相位传输段2长度可编程设定
C1CFG2bits.SEG2PH = 3; //相位传输段2 = 4TQ
C1CFG2bits.PRSEG = 6; //传播时间段 = 7TQ
C1CFG2bits.SAM = 0; //采样次数为1次
/*根据上面设置，算出波特率的分频比。这里要注意的是，因为C1CFG1bits.BRP只能填入整数，那么在系统时钟、通讯速率和时间份额三者之间要合理选择，否则通信不会成功。例如：如果系统时钟选用其内部FRC，标称值为7.37M，倍频后的系统时钟为36.85M，采用16个TQ为一个 CAN位，假设CAN的通信速率为125K的话，那么根据公式BRP=Fcan/(2*16*125K)-1，计算得出的值为3.6，因为不能整除，所以永远不能得到125K的通信速率。在此我们取40M的时钟，指令周期为20M，一个CAN位为16个TQ，经计算可得BRP的值为4。*/
C1CFG1bits.BRP=4;
}
接收过滤寄存器和屏蔽寄存器的设置
/* 下面的函数用来设置接收过滤器"n" ，各输入参数的意义分别为：
n-> 过滤器号，范围为[0-15]
identifier-> 合法的标识符
exide -> 是否扩展数据帧，"0" 表示为标准数据帧，"1"表示为扩展数据帧
bufPnt -> 过滤后的信息存放的缓冲区，范围为[0-15]
maskSel -> 关连的屏蔽寄存器[0-3] */
void ecan1WriteRxAcptFilter(int n, long identifier, unsigned int exide, unsigned int bufPnt, unsigned int maskSel)
{
/*定义局部变量*/
unsigned long sid10_0=0, eid15_0=0, eid17_16=0;
unsigned int *sidRegAddr,*bufPntRegAddr,*maskSelRegAddr, *fltEnRegAddr;
/*因为将要设置的特殊寄存器要与别的寄存器共用地址，所以需设置控制位WIN*/
C1CTRL1bits.WIN=1;
/* 根据输入的参数，计算出相应寄存器的地址，包括滤波器n的地址、缓冲指针寄存器地址、相关的屏蔽寄存器的地址及接收过滤使能寄存器的相关位*/
// 接过过滤寄存器的地址
sidRegAddr = (unsigned int *)(&C1RXF0SID + (n << 1));
//报文缓冲区地址
bufPntRegAddr = (unsigned int *)(&C1BUFPNT1 + ((n >> 2)*2) ) ;
//屏蔽寄存器地址
maskSelRegAddr = (unsigned int *)(&C1FMSKSEL1 + ((n >> 3)*2));
//过滤器使能地址
fltEnRegAddr = (unsigned int *)(&C1FEN1);
/* 将ID按规定分配到相关的寄存器中*/
if(exide==1) { //扩展帧的ID
eid15_0 = (identifier & 0xFFFF);
eid17_16= (identifier>>16) & 0x3;
sid10_0 = (identifier>>18) & 0x7FF;
*sidRegAddr=(sid10_0)<<5 + 0x8 + eid17_16;
*(sidRegAddr+2)= eid15_0;
}else{ //标准帧的ID
sid10_0 = (identifier & 0x7FF);
*sidRegAddr=(sid10_0)<<5;
*(sidRegAddr+2)=0;
}
*bufPntRegAddr = (bufPnt << (4*(n&3))); // 写缓冲指针寄存器CiBUFPNTn内容*maskSelRegAddr = (maskSel << (2*(n&7))); // 确定关连屏蔽寄存器
CiFMSKSELn *fltEnRegAddr = (0x1 << n); //使能第n个滤波器
C1CTRL1bits.WIN=0; //恢复寄存器地址选择位
}
/*
下面的函数用来写接收屏蔽寄存器"m" ，各输入参数的意义分别为：
m-> 屏蔽寄存器号[0-3]
identifier->屏蔽位
mide -> "0" 表示无论是标准帧还是扩展帧，屏蔽器都起作用
"1" 表示屏蔽器是否起作用要参照’exide’ 位 */
void eCAN1WriteRxAcptMask(int m, long identifier, unsigned int mide)
{
/*定义局部变量*/
unsigned long sid10_0=0, eid15_0=0, eid17_16=0;
unsigned int *maskRegAddr;
//因为将要设置的特殊寄存器要与别的寄存器共用地址，所以需设置控制位WIN
C1CTRL1bits.WIN=1;
/* 根据"m"计算出CiRXMmSID 寄存器的地址*/
maskRegAddr = (unsigned int *)(&C1RXM0SID + (m << 2));
/* 将屏敝ID写入到屏蔽寄存器中*/
if(mide==1) { //扩展帧格式
eid15_0 = (identifier & 0xFFFF);
eid17_16= (identifier>>16) & 0x3;
sid10_0 = (identifier>>18) & 0x7FF;
*maskRegAddr=(sid10_0)<<5 + 0x8 + eid17_16;
*(maskRegAddr+2)= eid15_0;
}else{ // 标准帧格式
sid10_0 = (identifier & 0x7FF);
*maskRegAddr=(sid10_0)<<5; *(maskRegAddr+2)=0;
}
C1CTRL1bits.WIN=0;
}
TJA1054的启动
TJA1054是广泛应用的低速容错CAN收发器，其工作启动要按照其说明进行，下面的函数将TJA1054初始化为工作状态。
void TJA1054Init (void)
{
TRISBbits.TRISB15=1; //将错误引脚设为输入状态
TRISEbits.TRISE4=0; //将EN引脚设为输出状态
TRISEbits.TRISE5=0; //将STB引脚设为输出状态
PORTEbits.RE5=1; //STB=0;
PORTEbits.RE4=0; //EN=1
PORTEbits.RE5=1; //STB=1;
PORTEbits.RE4=1; //EN=1
}
结合以上内容，ECAN1的初始化函数为：
void ecan1Init(void)
{
C1CTRL1bits.REQOP=4;
while(C1CTRL1bits.OPMODE!=4); //请求进入配置模式
ecan1ClkInit(); //调用波特率设置函数
C1FCTRLbits.DMABS=0b000; //在DMA RAM 中设置4个CAN报文缓冲
ecan1WriteRxAcptFilter(1,0x36,0,2,0); //配置接过收滤寄存器
/*配置接收屏蔽寄存器，要注意的是，这里设为“1”的位是非屏蔽位，设为“0”的位为屏蔽位。这里的0x7FF将会对标准帧ID的每一位都进行检查是否对应的过滤器相匹配*/
ecan1WriteRxAcptMask(0,0x7ff,0);
C1CTRL1bits.REQOP=0;
while(C1CTRL1bits.OPMODE!=0); //进入正常模式
/*以下语句设置CAN报文的发射接收控制*/
C1RXFUL1=C1RXFUL2=C1RXOVF1=C1RXOVF2=0x0000;
C1TR01CONbits.TXEN0=1; /*ECAN1的0缓冲器为发射缓冲*/
C1TR01CONbits.TXEN1=0; /* ECAN1的1缓冲器为接收缓冲 */
C1TR01CONbits.TX0PRI=0b11; /* 发射缓冲的优先级*/
}
数据的发射和接收
写报文ID
下面的函数将一个报文ID写到ECAN1的发射缓冲区，其中各个参数代表的含义如下：
/*buf -> 发射寄存器号
txIdentifier ->发射报文的ID
ide -> "0" 报文为标准帧
"1" 报文为扩展帧
remoteTransmit -> "0" 报文为正常报文
"1" 报文为远程报文 */
void ecan1WriteTxMsgBufId(unsigned int buf, long txIdentifier, unsigned int ide, unsigned int remoteTransmit)
{
/*定义局部变量*/
unsigned long word0=0, word1=0, word2=0;
unsigned long sid10_0=0, eid5_0=0, eid17_6=0;
/*赋值*/
eid5_0 = (txIdentifier & 0x7FF);
eid17_6 = (txIdentifier>>6) & 0x7F;
sid10_0 = (txIdentifier>>18) & 0x7FF;
word1 = eid17_6;
if(remoteTransmit==1) // 远程帧
{
word0 = ((sid10_0 << 2) | ide | 0x2);
word2 = ((eid5_0 << 10)| 0x0200);
}
else { //正常帧
word2 = 0;
word0 = (eid5_0 << 2);
}
/*将地址写入发射缓冲器对应的区域 */
ecan1msgBuf[buf][0] = word0;
ecan1msgBuf[buf][1] = word1;
ecan1msgBuf[buf][2] = word2;
}
写报文内容
/*下面的函数将待发报文内容写入到发射缓冲区，各参数含义如下：
buf -> 发射缓冲器号
dataLength -> 数据的长度
data1/data2/data3/data4 -> 发射数据内容*/
void ecan1WriteTxMsgBufData(unsigned int buf, unsigned int dataLength, unsigned int data1, unsigned int data2, unsigned int data3, unsigned int data4)
{
ecan1msgBuf[buf][2] = ((ecan1msgBuf[buf][2] & 0xFFF0) + dataLength) ;//数据长度
ecan1msgBuf[buf][3] = data1; //数据1
ecan1msgBuf[buf][4] = data2; //数据2
ecan1msgBuf[buf][5] = data3; //数据3
ecan1msgBuf[buf][6] = data4; //数据4
}
报文的接收
报文接收在中断中进行，函数语句如下：
void __attribute__((interrupt, no_auto_psv))_C1Interrupt(void) //CAN1中断
{
IFS2bits.C1IF = 0; //请中断标志
if(C1INTFbits.TBIF) //是否为发射中断
{
C1INTFbits.TBIF = 0;
}
if(C1INTFbits.RBIF) //是否为接收中断
{
C1INTFbits.RBIF = 0; //请接收中断标志位
/*读出报文*/
ReceiveMessageID = (eCAN1msgBuf[2][0]>>2);
ReveiveDataLength = (ecan1msgBuf[2][2]&0x000f);
ReceiveData[0] = ecan1msgBuf[2][3];
ReceiveData[1] = ecan1msgBuf[2][4];
ReceiveData[2] = ecan1msgBuf[2][5];
ReceiveData[3] = ecan1msgBuf[2][6];
C1RXFUL1bits.RXFUL2 = 0; //清报文溢出标志
ReceiveNewMessage = 1; //接收标志置位
}
C1RXOVF1bits.RXOVF2 = 0;
}
写标准报文函数
void ecan1WriteMessage(unsigned int ID,unsigned int Length,unsigned int *Data)
{
ecan1WriteTxMsgBufId(0,ID,0,0);
ecan1WriteTxMsgBufData(0,Length,*Data,*(Data+1),*(Data+2),*(Data+3));
C1TR01CONbits.TXREQ0=1;
}
CAN通信示例程序
用于检验ECAN1的发射接收，其功能是收到CANoe发送COMMAND_BSI后，开始发送数据。
int main(void)
{
oscConfig() //振荡器设置
/* 清中断各标志位*/
IFS0=0;
IFS1=0;
IFS2=0;
IFS3=0;
IFS4=0;
ecan1Init(); //初始化ECAN1
dma0init(); //DMA初始化
dma2init();
TJA1054Init(); //TJA1054初始化
/*使能ECAN1中断*/
IEC2bits.C1IE = 1;
C1INTEbits.TBIE = 1;
C1INTEbits.RBIE = 1;
while (1)
{
/*向ECAN1发射缓冲区写报文并请求发射*/
can1WriteMessage(TXMmessageID, TXMessageLength, TXMessage);
}
}
CANoe测试结果如图2所示。
图2 CANoe通讯测试界面
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