CAN（Controller Area Network）即控制器局域網(wǎng)絡總線，是德國Bosch公司在1986年面向汽車各子系統(tǒng)間通信而開發(fā)出的通信協(xié)議，被認為是目前最有前途的現(xiàn)場總線之一，廣泛應用于工業(yè)自動化監(jiān)控網(wǎng)絡中，具有高質(zhì)量、低成本、易實現(xiàn)、安全性高的特點。TMS320F2812數(shù)字信號處理器是TI（Texas Instruments）美國德州儀器公司最新推出的32位定點DSP控制器，是目前控制領(lǐng)域最先進的處理器之一，其頻率高達150 MHz，提高了控制系統(tǒng)的精度和芯片的處理能力。TMS320F2812本身集成了一路CAN總線接口，僅依靠TMS320F2812不能滿足本測試設(shè)備對雙冗余的CAN總線設(shè)計要求。文中采用TMS320F2812作為測試設(shè)備的主控制器。雖然TMS320F2812本身只帶一路CAN總線，但同時又自帶一路SPI（Serial PeripheralInterface）即串行外圍設(shè)備接口總線，而且MCP2515是一款具有SPI接口的獨立CAN控制器，完全支持CANV2.0B技術(shù)規(guī)范。因此采用TMS320F2812通過MCP2515實現(xiàn)其CAN總線擴展，文中即給出該應用實例，包括硬件設(shè)計電路原理圖，軟件系統(tǒng)程序設(shè)計流程圖和簡單的子程序流程，并加以說明。

1 芯片介紹

Microchip推出的MCP2515是一款完全支持CANV2.0B技術(shù)規(guī)范、具有SPI接口的獨立CAN控制器，內(nèi)含2個接收緩沖器、3個發(fā)送緩沖器、6個29位驗收濾波寄存器以及2個29位驗收屏蔽寄存器。具有靈活的中斷性能和接收過濾及信息管理能力，另外還有幀屏蔽和過濾、幀優(yōu)先級設(shè)定等特性，能減少對MCU資源的占有。MCP2515的SPI接口時鐘頻率最高可達10 MHz，同時具備最高40 MHz的時鐘輸入速度，在實際應用中其通信速率最高可達1 Mbit·s-1，能夠發(fā)送和接收標準/擴展數(shù)據(jù)幀以及遠程幀。

MCP2515具有配置模式、正常模式等5種工作模式。利用CANCTRL REQOP位可進行工作模式的選擇，能夠靈活應用于不同的系統(tǒng)，通過其監(jiān)聽模式還能在CAN網(wǎng)絡中實現(xiàn)自動波特率檢測。

MCP2515的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示，共包括CAN模塊、SPI模塊以及其他模塊共3部分。其中CAN模塊完成CAN總線上所有報文的收發(fā)，SPI模塊實現(xiàn)MCU和MCP2515間的SPI總線的數(shù)據(jù)通信，控制邏輯/寄存器實現(xiàn)對MCP2515的設(shè)置和控制，對外接口提供MCP2515的多個中斷引腳，用戶可根據(jù)需要自由選擇，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

2 系統(tǒng)硬件電路結(jié)構(gòu)設(shè)計

該測試設(shè)備的硬件電路結(jié)構(gòu)原理如圖2所示，其虛線部分是對TMS320F2812進行CAN總線擴展的硬件原理。MCU是使用TI公司的TMS320F28 12，通過其內(nèi)部集成的SPI總線接口和MCP2515連接，CAN收發(fā)器采用TI公司的SN65HVD230Q，FPGA采用Xinlix公司的XC2V1000_FG456，由其分別產(chǎn)生TMS320F2812和MCP2515所需的時鐘、復位信號及一些離散控制信號。MCP2515的中斷輸出引腳直接接到TMS320F2812的外部中斷輸入引腳上。該硬件電路結(jié)構(gòu)原理表示出簡單的電氣連接關(guān)系，在實際應用中，會根據(jù)實際應用條件的不同，進行相應的適應性改進。例如，如果TMS320F2812和MCP2515所使用的電源不同，就需要在TMS320F2812和MCP2515之間加電平轉(zhuǎn)換芯片，以滿足其不同的電源要求；并且還可在MCP 2515和CAN收發(fā)器之間，增加光耦隔離器以增加系統(tǒng)的抗干擾能力，并能有效提高系統(tǒng)的可靠性。

TMS320F2812可通過SPI接口和MCP2515直接連接，MCP2515的CLK和TMS320F2812的SPICLKA連接，為數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收提供同步時鐘信號。

TMS320F2812的SPI接口有主和從兩種操作模式，在該測試設(shè)備中其工作在主模式。

TMS320F2812和MCP2515之間以SCK作為同步時鐘信號進行通信。在時鐘上升沿，命令和數(shù)據(jù)通過SI引腳送入MCP2515，在時鐘下降沿通過SO引腳把數(shù)據(jù)從MCP2515中讀出。TMS320F2812通過SPI總線讀取MCP2515接收緩沖器里的數(shù)據(jù)，MCP2515對CAN總線的數(shù)據(jù)發(fā)送則沒有限制，只要用TMS320F2812通過SPI接口將待發(fā)送的數(shù)據(jù)寫入MCP2515的發(fā)送緩沖器，然后再調(diào)用發(fā)送請求命令即可將數(shù)據(jù)發(fā)送到CAN總線上。

TMS320F2812通過標準SPI讀寫命令，對MCP2515寄存器進行讀寫操作，完成系統(tǒng)CAN總線的收發(fā)，最終實現(xiàn)系統(tǒng)CAN總線的通信。TMS320F2 812和MCP2515的通信指令有復位指令、讀指令、讀RX緩沖器指令、寫指令、裝載TX緩沖器指令、請求發(fā)送（RTS）指令、讀狀態(tài)指令、RX狀態(tài)指令和位修改指令等8條指令。

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