AT90CAN的CAN通信模块驱动设计及C编程

　　CAN总线通信较之一般的通信总线而言，其数据通信具有突出的可靠性、实时性和灵活性，应用范围也早已不再局限于汽车行业，而是扩展到了机器人、数控机床、家用电器等领域。CAN控制器用来实现统一的CAN通信协议。CAN控制器分为两种： 一种是独立的控制芯片，如SJA1100；另一种是将其集成在微控制器内部，例如Atmel公司推出的AT90CAN系列单片机。与使用独立的CAN控制器相比，自身集成了CAN接口的微控制器在简化硬件电路设计的同时，提高了软件开发的效率。

　　1  AT90CAN单片机CAN控制器特性

　　AT90CAN单片机的CAN控制器能够兼容CAN2.0A和CAN2.0B通信协议，内部设有120字节的邮箱空间，它由15个MOB（Message Object）与CAN DATA BUFFER组成。MOB用来描述一帧完整的CAN报文信息，每个MOB拥有独立的工作寄存器组(详见参考文献\[1\])，这些寄存器规定了CAN通信报文的帧格式与工作模式。CAN通用控制寄存器里的CANPAGE寄存器为15个MOB规定了相对应的BUFFER地址和指针，用来存放通信时发出或接收到的数据以及保存MOB寄存器组的设置。对MOB的寄存器组进行初始化设置后，CAN控制器根据MOB的不同设置，就可以分别实现数据的发送、接收以及过滤功能，整个工作过程不需要CPU干预，简化了软件代码的编写。而CPU通过访问CAN控制器状态寄存器或者由CAN控制器以中断的方式通知CPU，即可得到当前通信状态，从而大大节省了CPU的占用时间。

　　2  CAN控制器的初始化

　　要实现CAN通信，首先要对CAN控制器进行正确的初始化设置。初始化过程包括对CPU的引脚功能、CAN通信波特率、中断优先级和MOB寄存器的设置等。在编写驱动的过程中，需要注意的是在完成对CANPAGE寄存器的设置后，再进行MOB的设置；否则，MOB的初始值将不能被保存，导致系统初始化失败。

　　其基本初始化流程如图1所示。其中阴影部分是必须初始化的部分，其他部分可以根据实际程序功能的需要予以设置。

　　图1  CAN控制器初始化流程

　　CAN控制器初始化程序：

　　#define CAN_PORT_INPIND

　　#define CAN_PORT_DIR DDRD

　　#define CAN_PORT_OUT PORTD

　　#define CAN_INPUT_PIN6

　　#define CAN_OUTPUT_PIN5

　　void CAN_INIT() {

　　CAN_PORT_DIR &= ~(1<<CAN_INPUT_PIN )；

　　CAN_PORT_DIR &= ~(1<<CAN_OUTPUT_PIN)；

　　CAN_PORT_OUT |=(1<<CAN_INPUT_PIN )；

　　CAN_PORT_OUT |=(1<<CAN_OUTPUT_PIN)；//配置单片机TD、RD引脚功能

　　CANTCON=0x00；//CAN时钟寄存器清零

　　CANGCON |= 0x01；//软件复位

　　CANBT1=0x06；

　　CANBT2=0x2a；

　　CANBT3=0x13；//设置通信波特率为250kbps

　　CANIE2 |= 0x60；//使能MOB5、MOB6

　　CANIE1 |= 0x01；//使能MOB0

　　CANGIE = 0xA0； //使能CAN中断

　　CANGCON |= 0x02；//CAN控制器启动

　　}

　　3  AT90CAN单片机与PC机CAN通信实例

　　下面以如何实现AT90CAN单片机与PC机间的CAN通信为例，进一步说明AT90CAN单片机的CAN功能模块驱动的编制流程，如图2所示，并给出C语言编写的CAN通信程序。它的功能是接收PC机经由专用的PCICAN模块扩展的CAN接口发出的数据，并将收到的数据与验收过滤器寄存器中设定的ID值比较。如果ID值相符，则将数据重新编制ID后发给PC机。

　　图2  与PC机CAN通信软件流程

　　以下程序已在实验中调试通过，通信效果良好，可以直接应用。

　　#include "ioCAN128v.h"

　　#include <stdio.h>

　　#include <macros.h>

　　#define fosc 11059200//晶振11.0592 MHz

　　unsigned char PCSJ\[8\]={0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00}；//数组用来存放接收到的数据

　　void main() {//主程序

　　CLI()；//关总中断

　　void CAN_INIT()；//CAN控制器初始化

　　CANPAGE = 0x50；//设置MOB5

　　CANSTMOB=0x00；//清状态寄存器

　　CANIDT1 = 0x02；//CANIDT1～CANIDT4

　　CANIDT2 = 0x01；//设置ID过滤寄存器

　　CANIDT3 = 0x00；

　　CANIDT4 = 0x00；

　　CANIDM1 = 0xff；//CANIDM1～CANIDM4

　　CANIDM2 = 0xff；//设置验收寄存器

　　CANIDM3 = 0x00；

　　CANIDM4 = 0x00；

　　CANCDMOB = 0x98；//使能接收

　　SEI();//打开总中断

　　while(1) {

　　CANPAGE=0x10；//设置MOB4

　　CANSTMOB=0x00；

　　CANIDT1 = 0x01；//CANIDT1～CANIDT4

　　CANIDT2 = 0x01；//设置发送帧ID值寄存器

　　CANIDT3 = 0x00；

　　CANIDT4 = 0x00；

　　for(i = 0；i<8；i++) {

　　CANMSG=PCSJ[i]； //将接收到的数据发送回上位机

　　}

　　CANCDMOB=0x58；//使能发送

　　CANSTMOB&=~(1<<TXOK)；//清TXOK标志

　　wait(2);

　　}

　　}

　　实例中数据接收由MOB5产生中断完成，中断服务子程序如下：

　　#pragma interrupt_handler can_isr:19//CAN控制器中断向量入口

　　void can_isr(void) {

　　if ((CANSIT2 & 0x20)==0x20) {//判断是否是MOB5产生中断

　　CANPAGE=0x50;

　　for(i = 0; i < 8; i++) {

　　PCSJ[i] =CANMSG;

　　}

　　CANSTMOB = 0x00; //清状态位

　　CANCDMOB = 0x98;//重新使能接收功能

　　}

　　}

　　4  结论

　　AVR系列单片机内部有可编程的Flash，自带EEPROM,支持JTAG接口片内调试和对Flash、EEPROM、熔丝位和锁定位的编程，因此成为众多单片机芯片的。其内部集成了独立CAN控制器的AT90CAN系列单片机，弥补了单片机在CAN总线通信应用中的缺陷，不必再扩展外围的CAN通信控制芯片，简化了硬件电路设计。本文通过对AT90CAN系列单片机CAN通信模块的详细介绍，旨在说明如何对其进行编程实现CAN通信功能，为使用单片机进行CAN通信的初学者提供了编程参考。