FreescaleCAN模块用户手册_CAN模块

CAN

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CAN 模块用户手册

1. 引言

FlexCAN (FC)模块实现控制器局域网络协议(CAN)通信。CAN 是一种用于汽车和工

业控制系统异步通讯协议，是高速(1Mbit/sec)、短时间间隔、基于优先级的协议，能够

使用多种通讯媒介(例如：光缆，非屏蔽线对等)。FlexCAN 模块同时支持 CAN 协议规范

2.0 版、B 部分所规定的标准帧和扩展帧。

CAN 协议主要——但不是仅仅地用于车辆串行总线，面对这样的特殊要求现场：实时

处理、车辆电磁干扰环境的可靠操作、成本效率和需要的带宽等。本文档理论上采用 CAN

协议 2.0 版的一般应用知识。更详细的参见 CAN 协议规范 2.0 版。

2. 功能说明

• 基于并包含所有现有的 TouCAN 模块功能。

• IP 接口结构。

• 完全实现 CAN 协议规范 2.0

— 标准数据和远程帧 (直到 109 位长度)

— 扩展数据和远程帧 (直到 127 位长度)

— 0—8 字节数据长度。

— 可编程位速率直到 1Mbit/sec。

• 多达 16 个 0—8 字节长度的弹性信息缓存器，各自可以配置为接收或传输，所有的都

支持标准帧和扩展帧。

• 允许单侦听模式。

• 内容相关的寻址。

• 无读/写信号。

• 三个可编程过滤寄存器：

— 全局过滤 (用于 MBs 0-13)

— MB14 专用

— MB15 专用

• 独立于传输介质(假设使用外部收发器)。

• 开放的网络架构。

• 多主总线。

• 高度抗电磁干扰。

• 高优先级信息短延迟时间。

• 低功耗睡眠模式，可编程

总线活动唤醒。

3. 结构图

图 1：

4. 典型的 CAN 系统图

TIME

STAMP

时间戳。装载 CAN 总线上本帧 ID 开始时捕捉的自由运行定时器的高字节

值的拷贝。

CODE

参见表 2 和表 3

LENGTH

(接收时)

存储在缓存器地址偏移量$3 到$6 中的接收到的数据长度。该字段由

FlexCAN 模块填写，拷贝自接收数据的 DLC 字段。万一接收到的 DLC 字

段的值超过 8，则只有前 8 个接收到的数据字节被保存。

LENGTH

(发送时)

位于缓存器地址偏移量$3 到$6 中的待发送数据长度。该字段由器件填

写，用于作为 DLC 字段的值。如果远程传送请求(RTR)=1，本帧作为远

程帧，DATA 字段不被传输，从而忽略 LENGTH 的值。

DATA

数据。本字段存储帧数据直到 8 字节。对于接收帧，这些数据作为从总线

上收到的数据存储；对于发送帧，器件提供所需要发送的帧内数据。

Reserved

保留字。该字的整个字段(16Bit)器件不能访问。改字用于内部测试，不

允许以任何方式访问。

表 2：接收缓存器编码

接收新

帧前

描述

新帧收

到后

注释

0000

NOT ACTIVE：信息缓存未激活

—— ——

0100

EMPTY：信息缓存有效且是空的

0010

——

0010

FULL：信息缓存满

0110

如果器件读取发生在新

帧到来之前，新接收码

是： 0010

0110

OVERRUN：在器件读取第一个信息之

前，第二个信息写入填满的缓存。

0101*

BUSY：信息缓冲正在被新接收的帧填

写。这种情形将在 20 周期内清除。

0010

填写了空缓存

0011* 0110

填写了满缓存

0111* 0110

填写了已经溢出的缓存

* 对于发送信息缓存，读的时候应忽略 BUSY 位。

表 3：发送缓存器编码

RTR

初始值描述

发送

之后

X 1000

信息缓存器没有准备好发送

——

0 1100

数据帧无条件传送一次。

1000

1 1100

远程帧传送一次，并且信息缓冲器转换成数据帧的接收信息

缓存。

0100

0 1010*

数据帧仅作为远程帧的响应传送。

1010

0 1110

数据帧无条件传送一次，然后仅作为远程帧的响应。

1010

* 当检测到匹配的远程请求帧，这样的信息缓冲编码变为 1110。

5.3 仅用于扩展模式帧的字段。

表 4：扩展帧

字段描述

ID[28:18]/

[17:15]

包含 14 个扩展标识的最高位，位于信息缓冲区的 ID HIGH 字。

置换远程请求

(SRR)

包含一个确定的隐性位，仅用于扩展模式，对于发送缓冲，需将此

位置 1，对于接收帧将按在总线上收到的来保存，该位位于信息缓

冲区(MB)的 ID HIGH 字。如果 FlexCAN 模块发送了一个值，并收

到了匹配的响应，预示着一个成功的位传送。无论如何，如果

FlexCAN 模块以“1”来传送此位，但却收到它为“0”，预示着失去了

仲裁；并且，如果 FlexCAN 模块以“0”来传送此位，但却收到它为

“1”，意味着发生了 1 个位错误。

ID 扩展

(IDE)

如果使用扩展帧，该字段必须设置为“1”，如为“0”，将使用标准

帧。该位位于信息缓冲区(MB)的 ID HIGH 字。

ID[14:0]

扩展标识符 ID 的位[14:0]，位于信息缓冲区(MB)的 ID LOW 字。

远程发送请求

(RTR)

该位是信息缓冲区(MB)的 ID LOW 字的最低位(LSB)：

0：数据帧；

1：远程帧。

5.4 仅用于标准模式帧的字段。

表 5：标准帧

字段描述

ID[28:18]

包含位[28:18]，位于信息缓冲区(MB)的 ID HIGH 字。该寄存器的

四个最低位(LSBs)(对应于扩展帧的 IDE 位和 ID[17:15])，必须全

部写为逻辑 0，以确保 FlexCAN 模块的正确操作，图示于第 4 节。

远程发送请求

(RTR)

该位是信息缓冲区(MB)的 ID LOW 字的最低位：

0：数据帧；

1：远程帧。

如果 FlexCAN 模块发送了一个值，并收到了匹配的响应，预示着一

个成功的位传送。无论如何，如果 FlexCAN 模块以“1”来传送此

位，但却收到它为“0”，预示着失去了仲裁；并且，如果 FlexCAN

模块以“0”来传送此位，但却收到它为“1”，意味着发生了 1 个位错

误。

16-Bit Time

Stamp

16 位时间戳，位于信息缓冲(MB)的 ID LOW 字, 标准帧是不需要

的。在标准信息缓存中，它用于保存自由运行定时器的 16 位值，该

定时器值是 ID 字段开始在 CAN 总线上传输时捕捉的。

6. 功能概述

FlexCAN 模块是弹性的，允许它的 16 个信息缓存(MBs)中的各个分配为传输缓冲或

接收缓冲，各 MB 也可以分配中断标志位，指示传输或接收成功完成。

注：对于所有的过程，准备 MB 的第一个动作应当是通过将它的 CODE 字段设为适当的值

将其变成非活动状态。这个要求是强制性的，以确保正确的操作。

6.1 发送过程

器件通过执行以下的步骤准备或转换为发送 MB：

• 写控制 / 状态字 (Control/Status word) 保持发送 MB 处于非活动状态 (CODE =

1000)；

• 写入 ID_HIGH 和 ID_LOW 字；

• 写入数据字节；

• 写控制/状态字(Control/Status word) (激活码 CODE, LENGTH)

注：第一和最后一步是强制性的。

从最后一步开始，该 MB 将参加内部仲裁过程，该过程发生在每次接收，或帧间时隙，

检测到 CAN 总线空闲以及至少一个 MB 准备发送。内部仲裁旨在选择下一个发送的 MB。

当该过程结束传输仲裁胜出的 MB 帧将传送至串行信息缓存(SMB, 参见 6.3.1 节)以发

送(传出)。

发送过程中，FlexCAN 模块传输多达 8 字节的 DATA 字段，即使 LENGTH 字段得值

更大。(当 LENGTH > 8，传输的帧中 DLC = 8)

在成功传输结束后：

• 自由运行定时器的值 (ID 字段开始在 CAN 总线上传输时捕捉的 ) 写入 MB 的

TIME_STAMP 字段。

• MB 控制/状态字(Control/Status word)中的 CODE 字段更新。

• 中断标志寄存器的某状态标志置位(FCIFLAG1，8.12 节)。

6.1.1 传输中断。

如果对应的 FCIMASK1 位置位，每个 MB 都可以成为中断源。对于特定的 MB，接收

和发送中断并没有区别。更多关于 FCIMASK1 和中断的信息参见第 8.11、8.12 和第 9 节。

6.1.2 传输轮询。

如果使用软件轮询来发送，必须读 FCIFLAG1 寄存器来确定发送状态。

警告：不要通过读 MB 的控制状态字来确定发送状态，因为这个程序将导致此 MB 锁

定。更多信息参见 8.12 节 FCIFLAG1 寄存器。

6.2 接收过程。

器件通过执行以下的步骤准备或转换为接收 MB：

• 写 MB 的控制/状态字(Control/Status word)保持接收寄存器为非活动状态(CODE =

0000)；

• 写入 ID_HIGH 和 ID_LOW 字；

• 写控制/状态字(Control/Status word)指明该 MB 为活动的和空的(CODE = 0100)。

注：第一步和最后一步是强制性的。

从最后一步开始，该 MB 是一个活动的接收缓冲器，并参加内部的匹配过程，发生在

每次收到无误的帧。在此过程中，所有的活动的接收寄存器将自己的 ID 与更新的接收的

ID 相比较，如果发生了匹配事件，该帧将传送(移进)至第一个(最低入口)匹配的 MB。自

由运行定时器的值(捕捉于 IDENTIFIER 字段开始在 CAN 总线上传输时的时刻)，写入 MB

的 TIME_STAMP 字段。ID 字段、DATA 字段(最多 8 字节)、以及 LENGTH 接着被存入，

CODE 字段被更新，以及，中断标志寄存器(FCIFLAG1)中的一个 BUFnnI 标志置位。

器件应当按照以下的方法从 MB 中读取接收的帧：

• 控制/状态字(Control/Status word) (必须的，激活本缓存的内部锁定)；

• ID(可选——仅当使用屏蔽时才是必要地)；

• DATA 字段的字；

• 自由运行定时器(释放内部锁定——可选)。

对于自由运行定时器的读取不是必须的，如果没有执行，该 MB 将保持锁定，除非器

件开始了读取另一个 MB 的过程。

注：在任何时刻仅有单个 MB 是锁定的。

唯一必须的器件操作是读控制/状态字(Control/Status word)，以确保数据的一致性。

如果 BUSY 位置位，器件需要推迟操作直到此位清零。

剩余24页未读，继续阅读

唐盛

2018-02-27

无法下载，不知什么原因

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