学习CAN应用设计中的心得体会（转） - 通信/网络 - 电子工

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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）