如何利用英創(chuàng)ARM9嵌入式主板快速構(gòu)建雙CAN接口的方案

CAN（Controller Area Network）即控制器局域網(wǎng)，由于具有高性能、高可靠性以及簡單的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，在工業(yè)系統(tǒng)中越來越受到人們的重視，并迅速成為了目前國際上應(yīng)用最廣泛的現(xiàn)場總線之一。

英創(chuàng)提供的EM9000系列ARM9嵌入式主板，包括EM9000、EM9260、EM9360等多種型號，都預(yù)裝了正版WinCE操作系統(tǒng)，且?guī)в袠?biāo)準(zhǔn)CAN通訊接口。與板上其他標(biāo)準(zhǔn)通訊接口一樣，英創(chuàng)公司為所有EM9000系列嵌入式主板的CAN接口配置了標(biāo)準(zhǔn)的WinCE流式驅(qū)動程序，應(yīng)用程序可以通過打開文件的進(jìn)行讀寫的標(biāo)準(zhǔn)方式實(shí)現(xiàn)對CAN總線接口的數(shù)據(jù)通訊。本文側(cè)重于介紹CAN通訊接口，下面以EM9000嵌入式主板為例，介紹如何利用英創(chuàng)的ARM9嵌入式主板快速構(gòu)建雙CAN接口的方案。

硬件組成

英創(chuàng)提供的系列ARM9嵌入式主板，除EM9160嵌入式主板外，所有的ARM9主板上均可直接支持一個CAN接口。ETA701是英創(chuàng)公司提供的基于ISA總線擴(kuò)展的一個CAN模塊，可以通過ISA總線外接一個ETA701模塊，即可構(gòu)成一個雙CAN系統(tǒng)。

EM9000嵌入式主板和ETA701模塊提供的CAN均采用了PHILIPS半導(dǎo)體公司的SJA1000T CAN總線控制器，SJA1000是一款獨(dú)立的控制器，主要用于汽車和一般工業(yè)環(huán)境中的控制器局域網(wǎng)絡(luò)（CAN）芯片。它是PHILIPS半導(dǎo)體PCA82C200 CAN控制器(BasicCAN)的替代產(chǎn)品，而且它增加了一種新的工作模式(PeliCAN)，這種模式支持具有很多新特性的CAN 2.0B協(xié)議。

EM9000嵌入式主板和ETA701模塊的CAN通訊接口可提供高達(dá)1Mbps的數(shù)據(jù)傳輸速率，當(dāng)采用5Kbps的的數(shù)據(jù)傳輸速率時其通訊距離最高可達(dá)到10KM。硬件的錯誤檢定特性也增強(qiáng)了CAN的抗電磁干擾能力，這給數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程可靠傳輸提供了有利保證。

在EM9000嵌入式主板和ETA701模塊的CAN通訊接口根據(jù)用戶的需要分為兩種：一種帶光電隔離，一種不帶光電隔離。帶光電隔離CAN總線通訊模塊的CAN收發(fā)器端的所有信號和電源與其它部分完全隔離，可承受至少1Kv(有效值)的電壓沖擊。

CAN接口驅(qū)動函數(shù)

一、CAN報文的幀格式

在CAN2.0B中存在兩種不同的幀格式，其主要的區(qū)別在于標(biāo)識符的長度，具有11位標(biāo)識符的幀稱為標(biāo)準(zhǔn)幀，而包括有29位標(biāo)識符的幀稱為擴(kuò)展幀。下面分別介紹數(shù)據(jù)幀的格式。

1、CAN2.0B標(biāo)準(zhǔn)幀

CAN標(biāo)準(zhǔn)幀信息為11個字節(jié)，包括兩部分：信息和數(shù)據(jù)部分。前3個字節(jié)為信息部分，如圖所示：

注：

1、字節(jié)1為幀信息。D7位表示幀格式，在標(biāo)準(zhǔn)幀中，F(xiàn)F=0；D6位表示幀的類型，RTR=0表示為數(shù)據(jù)幀，RTR=1表示為遠(yuǎn)程幀，在一般的數(shù)據(jù)通訊中，只使用數(shù)據(jù)幀；DLC表示數(shù)據(jù)幀實(shí)際的數(shù)據(jù)長度。

2、字節(jié)2、字節(jié)3為報文識別碼，11位有效。

3、字節(jié)4～字節(jié)11為數(shù)據(jù)幀的實(shí)際數(shù)據(jù)，遠(yuǎn)程幀時無效。

2、CAN2.0B擴(kuò)展幀

CAN標(biāo)準(zhǔn)幀信息為13個字節(jié)，包括兩部分：信息和數(shù)據(jù)部分。前5個字節(jié)為信息部分，如圖所示：

注：

1、字節(jié)1為幀信息。D7位表示幀格式，在擴(kuò)展幀中，F(xiàn)F=1；D6位表示幀的類型，RTR=0表示為數(shù)據(jù)幀，RTR=1表示為遠(yuǎn)程幀；DLC表示數(shù)據(jù)幀實(shí)際的數(shù)據(jù)長度。

2、字節(jié)2～字節(jié)5為報文識別碼，29位有效。

3、字節(jié)6～字節(jié)13為數(shù)據(jù)幀的實(shí)際數(shù)據(jù)，遠(yuǎn)程幀時無效。

二、啟動CAN通訊接口

英創(chuàng)公司提供的CAN通訊接口的驅(qū)動程序采用的是WinCE下流式驅(qū)動程序（Stream Device Driver），并在此驅(qū)動程序的基礎(chǔ)上為客戶封裝了一套簡單實(shí)用的API函數(shù)。各個函數(shù)的定義在can_api.h文件下，在該頭文件中對于各個API函數(shù)均有相應(yīng)的中文說明。

作為流式接口函數(shù)通常和文件系統(tǒng)的API函數(shù)（如CreateFile）緊密匹配的，因此在使用英創(chuàng)提供的CAN接口的API函數(shù)時，首先需要調(diào)用CreateFile(…)來獲取CAN接口設(shè)備的句柄handle，如使用CAN1通訊口，可以調(diào)用以下函數(shù)：

m_hCAN=CreateFile(_T(“CAN1:”), GENERIC_READ|GENERIC_WRITE, 0,NULL, OPEN_EXISTING, 0, NULL);

對于CAN2通訊接口，只需將其中的名稱換成 _T（“CAN2:”）即可。在創(chuàng)建CAN設(shè)備得到有效的handle之后，就可以調(diào)用can_api.h中定義的相應(yīng)函數(shù)來啟動CAN設(shè)備接口。

BOOL CAN_StartChip (HANDLE hDevice);

至此CAN通訊接口進(jìn)入工作模式。

三、設(shè)置CAN通訊接口參數(shù)

在進(jìn)行CAN數(shù)據(jù)通訊之前，需要設(shè)置和CAN通訊相關(guān)的一些參數(shù)，包括CAN通訊的波特率設(shè)置以及對接收過濾器的設(shè)置。

BOOL CAN_SetBaudRate(HANDLE hDevice, BYTE *index);

// 用于設(shè)置CAN通訊的波特率，波特率的設(shè)置范圍包括：10kbps~1Mbps。具體的定義請參見can_api.h文件中的注釋說明

通過配置接收過濾器，CAN通訊接口可以實(shí)現(xiàn)只接收標(biāo)識符也接收過濾器預(yù)設(shè)值相一致的報文。接收過濾器由接收碼寄存器ACRn和接收屏蔽碼寄存器AMRn來定義的，還可以選擇兩種不同的過濾器模式，單過濾器模式或者雙過濾器模式。關(guān)于ACR、AMR中各位的定義，請參見SJA1000的數(shù)據(jù)手冊，這里就不再贅述。在英創(chuàng)提供的API函數(shù)中，用戶可以調(diào)用以下函數(shù)來實(shí)現(xiàn)接收過濾器的設(shè)置：

BOOL CAN_SetGlobalAcceptanceFilter( HANDLE hDevice, BYTE *AcceptanceFilter, BYTE size)

四、CAN通訊接口的數(shù)據(jù)收發(fā)

在英創(chuàng)公司提供的雙CAN方案中，CAN通訊的數(shù)據(jù)收發(fā)均采用的中斷方式，驅(qū)動程序中已自動完成了數(shù)據(jù)的收發(fā)，以及內(nèi)部定義的CAN接收緩沖區(qū)和發(fā)送緩沖區(qū)的管理。對于用戶開發(fā)應(yīng)用程序來說，只需要調(diào)用英創(chuàng)公司提供的CAN通訊API函數(shù)中的收發(fā)函數(shù)即可。下圖為CAN驅(qū)動程序的數(shù)據(jù)流和事件的關(guān)系圖。

在進(jìn)行CAN通訊應(yīng)用程序的開發(fā)時，對于CAN通訊數(shù)據(jù)接收線程可以采用兩種方式：一種可以采用定時查詢，即定時調(diào)用函數(shù)CAN_GetNextReceivedFrame( …)檢測是否有接收到CAN報文數(shù)據(jù)；一種可以利用操作系統(tǒng)的消息機(jī)制，采用事件響應(yīng)的方式，一旦硬件接收的數(shù)據(jù)報文，底層的驅(qū)動接收程序會自動讀取報文，同時發(fā)送一個接收事件。作為應(yīng)用程序的接收線程在等待到該事件后，調(diào)用CAN_GetNextReceivedFrame（…）即可進(jìn)行CAN數(shù)據(jù)報文的讀取。需要注意的是函數(shù)CAN_GetNextReceivedFrame每執(zhí)行一次，只是讀取了一幀CAN數(shù)據(jù)報文，如果在應(yīng)用程序中需要將最新的數(shù)據(jù)全部讀出，只需反復(fù)調(diào)用該函數(shù)，直到該函數(shù)的返回值為FALSE。

接收線程部分代碼：

DWORD CEM9000_CAN::ReadThreadFunc( LPVOID lparam )

{

CEM9000_CAN *ceCAN = (CEM9000_CAN*)lparam;

BOOL bResult;

while( 1 )

{

if(WaitForSingleObject(ceCAN->m_hReadCloseEvent,0 )==WAIT_OBJECT_0 )

{

break;

}

// 等待接收事件觸發(fā)，使用以下代碼

WaitForSingleObject( ceCAN->m_hRxEvent, INFINITE );

// 若采用定時查詢，則調(diào)用Sleep(..)即可，Sleep的時間由應(yīng)用程序確定

// Sleep( 50 );

ceCAN->m_nRxCounter = 0；

for( ; ; )

{

// 讀取已接收的所有數(shù)據(jù)幀

bResult=CAN_GetNextReceivedFrame(ceCAN->m_hCAN,

&ceCAN->RxMFrame[ceCAN->m_nRxCounter] );

if( !bResult )

{

break;

}

ceCAN->m_nRxCounter++;

}

if(ceCAN->m_nRxCounter>0 )

{

// 調(diào)用回調(diào)函數(shù)，進(jìn)行必要的數(shù)據(jù)處理

ceCAN->OnRead( ceCAN->m_pCANOwner );

}

}

return 0;

}

CAN數(shù)據(jù)報文的發(fā)送比較簡單，應(yīng)用程序直接調(diào)用函數(shù)CAN_SendFrame（…）即可。

英創(chuàng)公司針對CAN總線的應(yīng)用提供圖形化的測試程序，用戶可以直接利用該程序進(jìn)行CAN接口通訊基本收發(fā)測試。EM9000下的測試界面如下圖所示：