CAN通信控制器SJA1000

2023-11-20 理论教育版权反馈

【摘要】：SJA1000是一种独立控制器，用于汽车和一般工业环境中的局域网络控制。图7-38 SJA1000的内部结构方框图SJA1000 CAN控制器主要由以下几部分构成。：片选输入，低电平允许访问SJA1000。图7-39 SJA1000引脚图XTAL1：振荡器放大电路输入，外部振荡信号由此输入。RX0和RX1：由物理总线到SJA1000输入比较器的输入端，显性电平将会唤醒SJA1000的睡眠模式。为了实现软件兼容，SJA1000增加了两种模式。与PCA82C200兼容性在BasicCAN模式中，SJA1000模仿PCA82C200独立控制器所有已知的寄存器。在SJA1000的控制寄存器中没有SYNC位。

SJA1000是一种独立控制器，用于汽车和一般工业环境中的局域网络控制。它是Philips公司的PCA82C200 CAN控制器（BasicCAN）的替代产品。而且它增加了一种新的工作模式（PeliCAN），这种模式支持具有很多新特点的CAN 2.0B协议，SJA1000具有如下特点：

1）与PCA82C200独立CAN控制器引脚和电气兼容。

2）PCA82C200模式，即默认的BasicCAN模式。

3）扩展的接收缓冲器（64个字节，先进先出（FIFO））。

4）与CAN 2.0B协议兼容（PCA82C200兼容模式中的无源扩展结构）。

5）同时支持11位和29位标识符。

6）位速率可达1Mbit/s。

7）PeliCAN模式扩展功能：

·可读/写访问的错误计数器。

·可编程的错误报警限制。

·最近一次错误代码寄存器。

·对每一个CAN总线错误的中断。

·具有详细位号（Bit Position）的仲裁丢失中断。

·单次发送（无重发）。

·只听模式（无确认、无激活的出错标志）。

·支持热插拔（软件位速率检测）。

·接收过滤器扩展（4B代码，4B屏蔽）。

·自身信息接收（自接收请求）。

·24MHz时钟频率。

·可以和不同微处理器接口。

·可编程的CAN输出驱动器配置。

·增强的温度范围（-40～+125℃）。

1.内部结构

SJA1000的内部结构如图7-38所示。

图7-38 SJA1000的内部结构方框图

SJA1000 CAN控制器主要由以下几部分构成。

（1）接口管理逻辑（IML）

接口管理逻辑解释来自CPU的命令，控制CAN寄存器的寻址，向主控制器提供中断信息和状态信息。

（2）发送缓冲器（TXB）

发送缓冲器是CPU和位流处理器之间的接口，能够存储发送到CAN网络上的完整报文。缓冲器长13个字节，由CPU写入，位流处理器读出。

（3）接收缓冲器（RXB，RXFIFO）

接收缓冲器是接收过滤器和CPU之间的接口，用来接收CAN总线上的报文，并储存接收到的报文。接收缓冲器（RXB，13B）作为接收FIFO（RXFIFO，64B）的一个窗口，可被CPU访问。

CPU在此FIFO的支持下，可以在处理报文的时候接收其他报文。

（4）接收过滤器（ACF）

接收过滤器把它其中的数据和接收的标识符相比较，以决定是否接收报文。在纯粹的接收测试中，所有的报文都保存在RXFIFO中。

（5）位流处理器（BSP）

位流处理器是一个在TXB、RXFIFO和CAN总线之间控制数据流的序列发生器。它还执行错误检测、仲裁、总线填充和错误处理。

（6）位时序逻辑（BTL）

位时序逻辑监视串行CAN总线，并处理与总线有关的位定时。在报文开始，由隐性到显性的变换同步CAN总线上的位流（硬同步），接收报文时再次同步下一次传送（软同步）。BTL还提供了可编程的时间段来补偿传播延迟时间、相位转换并且可以定义采样点和每一位的采样次数。

（7）错误管理逻辑（EML）

EML负责传送层中调制器的错误界定。它接收BSP的出错报告，并将错误统计数字通知BSP和IML。

2.引脚介绍

SJA1000为28引脚DIP和SO封装，引脚如图7-39所示。

各引脚功能如下：

AD0～AD7：地址/数据复用总线。

ALE/AS：ALE输入信号（Intel模式）；AS输入信号（Motorola模式）。

：片选输入，低电平允许访问SJA1000。

：微控制器的RD信号（Intel模式）或E使能信号（Motorola模式）。

：微控制器的信号（Intel模式）或信号（Motorola模式）。

CLKOUT：SJA1000产生的提供给微控制器的时钟输出信号。此时钟信号通过可编程分频器由内部晶振产生。时钟分频寄存器的时钟关闭位可禁止该引脚。

V_SS1：接地端。(www.chuimin.cn)

图7-39 SJA1000引脚图

XTAL1：振荡器放大电路输入，外部振荡信号由此输入。

XTAL2：振荡器放大电路输出。使用外部振荡信号时，此引脚必须保持开路。

MODE：模式选择输入。1=Intel模式，0=Motorola模式。

V_DD3：输出驱动的5V电压源。

TX0：由输出驱动器0到物理线路的输出端。

TX1：由输出驱动器1到物理线路的输出端。

V_SS3：输出驱动器接地端。

：中断输出，用于中断微控制器。在内部中断寄存器各位都被置位时被激活。是开漏极输出，且与系统中的其他INT可以线或连接。此引脚上的低电平可以把IC从睡眠模式中激活。

：复位输入，用于复位CAN接口（低电平有效）。把引脚通过电容连到V_SS，通过电阻连到V_DD可自动上电复位（例如，C=1μF；R=50kΩ）。

V_DD2：输入比较器的5V电压源。

RX0和RX1：由物理总线到SJA1000输入比较器的输入端，显性电平将会唤醒SJA1000的睡眠模式。如果RX1比RX0的电平高，读出为显性电平，反之读出为隐性电平；如果时钟分频寄存器的CBP位被置位，就忽略CAN输入比较器以减少内部延时（此时连有外部收发电路），这种情况下只有RX0是激活的。隐性电平被认为是高，而显性电平被认为是低。

V_SS2：输入比较器的接地端。

V_DD1：逻辑电路的5V电压源。

3.应用说明

SJA1000在软件和引脚上都是与它的前一款——PCA82C200独立控制器兼容的。在此基础上它增加了很多新的功能。为了实现软件兼容，SJA1000增加了两种模式。

·BasicCAN模式：PCA82C200兼容模式。

·PeliCAN模式：扩展特性。

工作模式通过时钟分频寄存器中的CAN模式位来选择。复位默认模式是BasicCAN模式。

（1）与PCA82C200兼容性

在BasicCAN模式中，SJA1000模仿PCA82C200独立控制器所有已知的寄存器。下面所描述的特性不同于PCA82C200，这主要是为了软件上的兼容。

1）同步模式。在SJA1000的控制寄存器中没有SYNC位。同步只有在CAN总线上隐性至显性的转换时才有可能发生。写这一位是没有任何影响的。为了与现有软件兼容，读取这一位时将得到上次写入的值（对触发电路无影响）。

2）时钟分频寄存器。时钟分频寄存器用来选择CAN工作模式（BasicCAN或PeliCAN）。它使用从PCA82C200保留下来的一位。与PCA82C200一样，写一个0～7之间的值，就将进入BasicCAN模式。默认状态是12分频的Motorola模式和2分频的Intel模式。保留的另一位补充了一些附加的功能。CBP位的置位使内部RX输入比较器被忽略，这样在使用外部传送电路时可以减少内部延时。

3）接收缓冲器。PCA82C200中双接收缓冲器的概念被PeliCAN中的接收FIFO所代替。这对软件除了会增加数据溢出的可能性之外，不会产生应用上的影响。在数据溢出之前，缓冲器可以接收两条以上报文（最多64个字节）。

4）CAN 2.0B协议。SJA1000被设计为全面支持CAN 2.0B协议，这说明在处理扩展帧的同时，也实现了扩展振荡器容差。在BasicCAN模式下只可以发送和接收标准帧（11位标识符）。如果此时检测到CAN总线上有扩展帧（29位标识符），并且报文正确，则该报文也会被允许且给出一个确认信号，但没有接收中断产生。

（2）PeliCAN模式

在PeliCAN模式下，SJA1000有一个含很多新功能的重组寄存器。SJA1000包含了设计在PCA82C200中的所有位及一些新功能位，PeliCAN模式支持CAN 2.0B协议规定的所有功能（29位标识符）。

SJA1000的主要新功能：

·接收、发送标准帧和扩展帧格式信息。

·接收FIFO（64个字节）。

·用于标准帧和扩展帧的单/双接收过滤器（含屏蔽和代码寄存器）。

·读/写访问的错误计数器。

·可编程的错误限制报警。

·最近一次的误码寄存器。

·对每一个CAN总线错误的错误中断。

·具有详细位号的仲裁丢失中断。

·一次性发送（当错误或仲裁丢失时不重发）。