学习CAN应用设计中的心得体会(转)

2010年01月05日 09:01    李宽
关键词: CAN , 设计 , 心得体会 , 学习 , 应用
我在学习CAN应用设计中的一点心得体会,也算是走了一些弯路,现在把它写出来和大家共同交流。

       不知道各位注意到没有,大多数情况下,SJA1000是与8250+51系列单片机的方式来做CAN的控制应用。如果是1M/s的通讯速度的话,实际上的流量只有大概500多K的样子,此点希望大家在以后的应用设计中需要考虑周到。

       上诉问题产生的原因是SJA1000的发送缓冲区只有1个,应用程序在判断发送完一幀数据后,需要计算下一幀需要装载的数据长度,然后根据长度再装载相应的数据到缓冲区,这个过程要消耗掉了一定的时间(特别是标准51内核的单片机),因此CAN总线上的数据流实际上是发送一幀就有一个比较长的空闲区(单片机装载数据的时间),这样一来就浪费了总线资源。微芯的MCP2510有3个发送缓冲区,在5V的电源下以5Mb/s的SPI端口读写数据,可以较好的解决这个问题,但是多数的51单片机都无SPI,这样也给单片机的选择上带来了一定的麻烦。具体选择怎样的方案,只能看各自的应用情况来定了!
  
       sja1000调试经验
    
       去年年底的时候,一个公司给我打电话,问我最近有没有空,说要请我帮忙做一个基于CAN总线通讯的东西,我去看了看,是一个数据采集系统,下面是一系列数据采集的智能板卡,上位机是基于 WINBOND的一块486的工业嵌入式控制板,操作系统使用的是WINCE。智能板卡通过工业底板和数据线两种方式和上位机通讯,通信协议选择的是 CAN,其中底板上的通信选用高速波特率(1Mbps),数据线选用低速(100kbps)。

       去公司的时候,公司给了我一个参考的东西,采用SST单片机+SJA1000的方案构成的智能板卡,同时告诉我可以自己设计方案。考虑到SST的东西没有用过,P8X591是PLCC封装的,烧写起来不方便,于是我设计了如下的方案:
       1、智能板卡上的通讯采用AT89S51+两块SJA1000的方式进行;
       2、上位机通过PC104总线和一块CAN控制板卡连接,CAN控制板卡上同样采用AT89S51+两块SJA1000的方案。AT89S51和上位机通过PC104总线共享内存(使用IDT的双口RAM);
       3、采用西门子的组态软件进行WINCE下的板卡驱动开发;

       由于以前没有做过CAN的东西,于是决定了先调试CAN通信,然后设计板卡的方案。方案确定之后,首先是上www.zlgmcu.com上下载了全部的SJA1000和PCA82C250的资料。然后开始设计电路板。采用了SJA1000应用指南中推荐的方案,采用SJA1000的时钟输出为AT89S51的时钟,没有采用光电隔离芯片,把TX1接地,TX0和RX0分别连接到PCA82C250的TXD和RXD引脚上,RX1连接到 PCA82C250的VR上;加上了5欧姆的限流电阻和120欧姆的匹配电阻(用110欧姆替代),另外加上了一个调试用的串口。没有注意而且要命的是把 SJA1000的复位引脚和单片机的复位引脚连接到了一起。

       第一次的板子用的加急,用了三天,结果那次的板子做的极差——连铜皮都翻起来了;我马上让那个电路板厂重新做了三块。在做板的过程中我发现了复位引脚的错误,SJA1000的文档上提供的是一个复位电路,但是没有给出电路的详细组成,于是我就误以为和单片机的复位电路是一样的了。在设计这块电路板的时候,最担心的事情就是SJA1000的输出时钟能不能够驱动AT89S51,如果不能够驱动,那么一切就OVER了,可惜的是我的担心成为了现实,板子焊好之后系统不工作,在SJA1000的时钟输入引脚上有信号输入,而且输出时钟也正常,但是单片机就是不工作。于是我先把SJA1000 的复位引脚连线割断,连接到了AT89S51的IO引脚上,再把S51的XTAL的两个引脚连接到SJA晶体的上,可惜系统还是不工作,这次电路板设计失败了。

       在总结了第一次失败的经验后,参看了21IC上的一个设计,决定把AT89S51和SJA的晶体分开。并且用单片机的一个IO引脚来控制对SJA的复位。

       第二次的电路板比较成功,焊接好了之后首先测试单片机的串口和LED指示灯,一切OK。然后就开始测试SJA。ZLG提供了一个 BASIC模式下的参考例程,我看了一下,然后又找了本《现场总线CAN的原理和测试》把SJA的寄存器详细看了看(由于开始的时候比较忙,所以直到这个时候才算是仔细看了看SJA的内部,至于CAN的基础协议我是根本没有看,这给我后面带来了极大的麻烦)。然后就参考ZLG的程序开始写SJA的测试程序,那个程序写的很大,也很全,因为我想快点把东西给做出来,于是弄了一个1000多行的程序,以前我的调试程序一般都很小的。写好程序之后就开始测试,首先测试的是测试寄存器,然后一步步测试下去,在BASIC模式下所有的寄存器都正常,但是在发送的时候是总是不正常,启动发送之后就一直在发送,状态寄存器的标志位一直处在发送的状态下,然后就是报总线错误,不知道是怎么会事情,很郁闷,上bbs看了一下。bullfrog告诉我单个CAN节点发送是成功不了的,如果没有收到接受CAN节点的应答,发送节点就会一直发送,直到超出错误计数器的允许值使得总线关闭。同时在精华区发现在peli模式下有 ECC(错误寄存器),可以跟踪错误,于是开始看peli模式操作过程。这个东西比较麻烦,zlg没有提供公开的c代码,我找了一个汇编的作为参考。

       我第一步的目标是自发送,在peli模式下有自发送这种模式,在有匹配电阻的情况下可以进行单个节点的接收和发送。第一次调试的时候没有成功,给北京zlg打电话,北京分公司说让我给广州打电话,给广州打电话,几个问题都得到了很好的解答(在此谢谢zlg的工程师了):
       1、自发送的时候必须加上匹配电阻;
       2、5欧的限流电阻可以不需要;
       3、每次发送完成之后
       4、建议使用中止发送来进行单步发送;

       另外他告诉我可以在zlg的论坛上找到很多很有用的东西。
听了他的建议,我第一件事情就是检查我的电路板,检查的结果让我大吃一惊——我的ch和cl竟然是短路的,万用表的狂叫不止。一步步检查,发现那个110欧的匹配电阻有问题,万用表碰上去就叫,于是把那个电阻剪下来,量量还是短路。于是我怀疑把5欧的限流电阻当成了110欧的电阻,于是把匹配电阻都去掉了。没有想到的是当我把新的110欧电阻拿来的时候,万用表还是叫,这时候才发现这块万用表在300欧姆以下都要叫,可怜我又打理了n长时间的电路板......再仔细阅读了一次peli模式下的操作指南,又仔细阅读了 zlg提供的初始化规范,发现在子发送的时候发送的命令应该是0x10或者是0x12(即CMR寄存器里面有一个专门的控制位是用来控制自发送的,和普通的发送命令位是不同的)。在发现了这个问题之后,自发送一切顺利的通过了。

       接下来就是两个节点的互调了,我首先用自发送程序把两个节点都调试了一下,保证单个节点发送硬件没有任何问题。然后就用双绞线通过接线端子把两个系统连接到了一起。第一次调试采用的是1M的波特率(由于ZLG只给出了16M晶体下的BTR0和BTR1的初始值,我在ZLG的论坛上找到了一个网友自己计算的数值,后来证明这个东西有些问题),没有成功。发送节点通过串口利用串口调试助手来控制发送,接收节点通过仿真器观察数据。虽然没有发送成功,但是通过串口的反馈数据和仿真器的观察窗,可以看到ECC寄存器都发生了变化,证明数据线上有数据过去(由于我没有示波器,只有采用这种办法)。于是我改变了两次波特率,最低到了5k,都没有成功,最后我从21IC上的一篇应用文章上找到了两个参数,这次就成功了,通讯速率20k。现在一切稳定,在写这篇文章的时候哪几个LED正欢快的闪烁着。


       最后,总结几个经验:
       1、一定要详细的阅读sja的手册和CAN的相关知识;
       2、 SJA的复位是低电平,而且不是用一个非们把单片机的RST反相就可以的,有两种解决方式:第一种是使用单片机的IO引脚来控制SJA的复位引脚,好处是单片机完全控制SJA的复位过程;第二种是采用适当的复位芯片,ZLG给我推荐的是CAT1161,我没有用过,其好处是同步复位。
       3、在自发送的模式下,需要匹配电阻,而且自发送的启动命令和普通发送的启动命令不相同;
       4、BRT0和BRT1的选择,和串口通信中只要两个的误差一样就可以了不同,一定要精心选择,建议SJA的外部晶体选择16M的,这样有利于参考ZLG的标准数值
       5、SJA和其他外部器件连接的时候,数据线在373前后都可以;
       6、最好有一个示波器;
       7、不要太大意的相信万用表的蜂鸣器;
       8、这是从ZLG网站上转载过来的peli模式下的初始化流程
    a)检测硬件连接是否正确
    b)进入复位状态
  c)设置时钟分频寄存器
  d)设置输出控制寄存器
  e)设置通讯波特率
  f)设置代码验收寄存器
  g)设置代码屏蔽寄存器
  h)退出复位状态
  i)设置工作模式
  j)设置中断使能寄存器
    
        这是一个自发收程序,采用at89s51+sja1000,分离晶体,at89s51晶体11.0592MHz。

    sja1000外部晶体为12M,通过串口进行监控
    ******************************************************
    
    以下为头文件定义
    copyright by alloy
    
    ******************************************************
    
    #define SJA_REG_BaseADD 0x7800
    
    #define REG_MODE XBYTE[SJA_REG_BaseADD + 0x00]
    #define REG_CMD XBYTE[SJA_REG_BaseADD + 0x01]
    #define REG_SR XBYTE[SJA_REG_BaseADD + 0x02]
    #define REG_IR XBYTE[SJA_REG_BaseADD + 0x03]
    #define REG_IR_ABLE XBYTE[SJA_REG_BaseADD + 0x04]
    #define REG_BTR0 XBYTE[SJA_REG_BaseADD + 0x06] //05保留
    #define REG_BTR1 XBYTE[SJA_REG_BaseADD + 0x07]
    #define REG_OCR XBYTE[SJA_REG_BaseADD + 0x08]
    #define REG_TEST XBYTE[SJA_REG_BaseADD + 0x09]
    #define REG_ALC XBYTE[SJA_REG_BaseADD + 0x0b] //0a保留
    #define REG_ECC XBYTE[SJA_REG_BaseADD + 0x0c]
    #define REG_EMLR XBYTE[SJA_REG_BaseADD + 0x0d]
    #define REG_RXERR XBYTE[SJA_REG_BaseADD + 0x0e]
    #define REG_TXERR XBYTE[SJA_REG_BaseADD + 0x0f]
    
    #define REG_ACR0 XBYTE[SJA_REG_BaseADD + 0x10]
    #define REG_ACR1 XBYTE[SJA_REG_BaseADD + 0x11]
    #define REG_ACR2 XBYTE[SJA_REG_BaseADD + 0x12]
    #define REG_ACR3 XBYTE[SJA_REG_BaseADD + 0x13]
    #define REG_AMR0 XBYTE[SJA_REG_BaseADD + 0x14]
    #define REG_AMR1 XBYTE[SJA_REG_BaseADD + 0x15]
    #define REG_AMR2 XBYTE[SJA_REG_BaseADD + 0x16]
    #define REG_AMR3 XBYTE[SJA_REG_BaseADD + 0x17]
    
    #define REG_RxBuffer0 XBYTE[SJA_REG_BaseADD + 0x10]
    #define REG_RxBuffer1 XBYTE[SJA_REG_BaseADD + 0x11]
    #define REG_RxBuffer2 XBYTE[SJA_REG_BaseADD + 0x12]
    #define REG_RxBuffer3 XBYTE[SJA_REG_BaseADD + 0x13]
    #define REG_RxBuffer4 XBYTE[SJA_REG_BaseADD + 0x14]
    
    #define REG_TxBuffer0 XBYTE[SJA_REG_BaseADD + 0x10]
    #define REG_TxBuffer1 XBYTE[SJA_REG_BaseADD + 0x11]
    #define REG_TxBuffer2 XBYTE[SJA_REG_BaseADD + 0x12]
    #define REG_TxBuffer3 XBYTE[SJA_REG_BaseADD + 0x13]
    #define REG_TxBuffer4 XBYTE[SJA_REG_BaseADD + 0x14]
    
    #define REG_DataBuffer1 XBYTE[SJA_REG_BaseADD + 0x15]
    #define REG_DataBuffer2 XBYTE[SJA_REG_BaseADD + 0x16]
    #define REG_DataBuffer3 XBYTE[SJA_REG_BaseADD + 0x17]
    #define REG_DataBuffer4 XBYTE[SJA_REG_BaseADD + 0x18]
    #define REG_DataBuffer5 XBYTE[SJA_REG_BaseADD + 0x19]
    #define REG_DataBuffer6 XBYTE[SJA_REG_BaseADD + 0x1a]
    #define REG_DataBuffer7 XBYTE[SJA_REG_BaseADD + 0x1b]
    #define REG_DataBuffer8 XBYTE[SJA_REG_BaseADD + 0x1c]
    
    
    #define REG_RBSA XBYTE[SJA_REG_BaseADD + 0x1e]
    #define REG_CDR XBYTE[SJA_REG_BaseADD + 0x1f]
    #define REG_Receive_Counter XBYTE[SJA_REG_BaseADD + 0x1d]
    
    #define OK 1
    #define Fail 0
    #define ON 1
    #define OFF 0
    #define True 1
    #define False 0
    
    sbit SJARst = P2 ^ 6; //复位控制
    sbit LED0 = P1 ^ 0;
    sbit LED1 = P1 ^ 1;
    sbit Key0 = P1 ^ 2;
    sbit Key1 = P1 ^ 3;
    sbit Key2 = P1 ^ 4;
    sbit Key3 = P1 ^ 5;
    
    bit step_flg;
    bit Tx_flg;
    bit Rx_flg;
    
    unsigned char step_counter;
    unsigned char Tx_counter;
    unsigned char PC_RX_Buffer;
    unsigned char temp_data1;
    unsigned char Rx_Buffer[6];
    
    void MCU_Init(void);
    void SJA_Init(void);
    void send(unsigned char S_Data);
    void Serial(void);
    void Delay(unsigned char Delay_time);
    void step(void);
    
    
    
    *******************************************************
    
    以下为c的主程序
    copyright by alloy
    
    *******************************************************
    #i nclude
    #i nclude
    #i nclude
    #i nclude
    #i nclude
    main()
    {
    
     unsigned char i;
     MCU_Init();
     SJA_Init();
     REG_MODE = 0x01; //进入复位模式
    
     temp_data1 = REG_MODE;
     temp_data1 = temp_data1 & 0x01;
     if(temp_data1 == 0x01) //在复位模式中
     {
     REG_BTR0 = 0x85;
     REG_BTR1 = 0xb4; //100k
     REG_OCR = 0x1a;
     REG_CDR = 0xc0;
     REG_RBSA = 0x00;
    
     REG_ACR0 = 0xff;
     REG_ACR1 = 0xff;
     REG_ACR2 = 0xff;
     REG_ACR3 = 0xff;
    
     REG_AMR0 = 0xff;
     REG_AMR1 = 0xff;
     REG_AMR2 = 0xff;
     REG_AMR3 = 0xff;
    
     REG_IR_ABLE = 0xff;
     }
     REG_MODE = 0x0c; //进入自接收模式
     REG_MODE = 0x0c;
    
     for(i = 0;i<100;i++);
     temp_data1 = REG_Receive_Counter;
     send(temp_data1);
     for(;;)
     {
     while(Tx_flg == False);
     Tx_flg = False;
     Tx_counter++;
     send(Tx_counter);
     temp_data1 = REG_SR;
     while((temp_data1 & 0x10) == 0x10);
     temp_data1 = REG_SR;
     if((temp_data1 & 0x04) == 0x04)
     {
     REG_RxBuffer0 = 0x08; //标准帧,长度为8
     REG_RxBuffer1 = 0xff;
     REG_RxBuffer2 = 0xff;
    
     REG_RxBuffer3 = 0x01;
     REG_RxBuffer4 = 0x02;
     REG_DataBuffer1 = 0x03;
     REG_DataBuffer2 = 0x04;
     REG_DataBuffer3 = 0x05;
     REG_DataBuffer4 = 0x06;
     REG_DataBuffer5 = 0x07;
     REG_DataBuffer6 = 0x08;
     REG_DataBuffer7 = 0x09;
     REG_DataBuffer8 = 0x0a;
     }
     REG_CMD = 0x10;
     temp_data1 = REG_SR;
     temp_data1 = temp_data1 & 0x20;
     while(temp_data1 == 0x20) //检查是否发送完成
     {
     //send(0xaa);
     temp_data1 = REG_ECC;
     send(temp_data1);
     temp_data1 = REG_SR;
     temp_data1 = temp_data1 & 0x20;
     //send(temp_data1);
     }
    
     send(0x66);
     temp_data1 = REG_ALC;
     send(temp_data1);
     temp_data1 = REG_ECC;
     send(temp_data1);
     temp_data1 = REG_SR;
     send(temp_data1);
     temp_data1 = REG_Receive_Counter;
     send(temp_data1);
    
     PC_RX_Buffer = 0x77;
     LED0 = ~LED0;
    
    // Tx_counter = 0x00;
     }
    }
    
    void MCU_Init(void)
    {
     SJARst = 1;
     LED0 = OFF;
     LED1 = OFF;
     PC_RX_Buffer = 0x77;
     step_counter = 0x00;
     step_flg = False;
     Tx_flg = False;
     temp_data1 = 0x00;
     TMOD = 0x20;
     TH1 = 0xff;
     TL1 = 0xff;
     TR1 = 1;
     SCON = 0x50;
     PCON = 0x80;
     EA = 1;
     ES = 1;
     Tx_counter = 0x00;
    
    }
    
    void SJA_Init(void)
    {
     unsigned char i;
     for(i = 0;i < 125;i++);
     SJARst = 0;
     for(i = 0;i < 125;i++);
     SJARst = 1;
     for(i = 0;i < 125;i++);
    }
    
    void send(unsigned char S_Data)
    {
     SBUF = S_Data;
     while(TI == 0);
     TI =0;
    }
    
    void Serial() interrupt 4 using 2
    {
    
     if(RI == 1)
     {
     PC_RX_Buffer = SBUF;
     RI = 0;
     if(PC_RX_Buffer == 0xaa)
     {
     send(0x13);
     Tx_flg = True;
     PC_RX_Buffer = 0x77;
     }
     else if(PC_RX_Buffer == 0x55)
     {
     send(0x14);
     Rx_flg = True;
     PC_RX_Buffer = 0x77;
     }
     else
     {
     send(0x15);
     PC_RX_Buffer = 0x77;
     }
     }
    
    }
       另外,我给大家推荐一本书,还不错的 北航出版的《现场总线CAN原理与应用技术》(饶运涛等)
欢迎分享本文,转载请保留出处:http://www.eechina.com/thread-7254-1-1.html     【打印本页】
eastljd 发表于 2012-1-3 08:05:58
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