CAN（Controller Area Network）即控制器局域網(wǎng)絡(luò)總線，是德國(guó)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(rèn)為是目前最有前途的現(xiàn)場(chǎng)總線之一，廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)中，具有高質(zhì)量、低成本、易實(shí)現(xiàn)、安全性高的特點(diǎn)。TMS320F2812數(shù)字信號(hào)處理器是TI（Texas Instruments）美國(guó)德州儀器公司最新推出的32位定點(diǎn)DSP控制器，是目前控制領(lǐng)域最先進(jìn)的處理器之一，其頻率高達(dá)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(cè)試設(shè)備對(duì)雙冗余的CAN總線設(shè)計(jì)要求。文中采用TMS320F2812作為測(cè)試設(shè)備的主控制器。雖然TMS320F2812本身只帶一路CAN總線，但同時(shí)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(dú)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(shí)現(xiàn)其CAN總線擴(kuò)展，文中即給出該應(yīng)用實(shí)例，包括硬件設(shè)計(jì)電路原理圖，軟件系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)流程圖和簡(jiǎn)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(dú)立CAN控制器，內(nèi)含2個(gè)接收緩沖器、3個(gè)發(fā)送緩沖器、6個(gè)29位驗(yàn)收濾波寄存器以及2個(gè)29位驗(yàn)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(jí)設(shè)定等特性，能減少對(duì)MCU資源的占有。MCP2515的SPI接口時(shí)鐘頻率最高可達(dá)10 MHz，同時(shí)具備最高40 MHz的時(shí)鐘輸入速度，在實(shí)際應(yīng)用中其通信速率最高可達(dá)1 Mbit·s-1，能夠發(fā)送和接收標(biāo)準(zhǔn)/擴(kuò)展數(shù)據(jù)幀以及遠(yuǎn)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(jìn)行工作模式的選擇，能夠靈活應(yīng)用于不同的系統(tǒng)，通過其監(jiān)聽模式還能在CAN網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)自動(dòng)波特率檢測(cè)。

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(bào)文的收發(fā)，SPI模塊實(shí)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(shí)現(xiàn)對(duì)MCP2515的設(shè)置和控制，對(duì)外接口提供MCP2515的多個(gè)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(jì)

該測(cè)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(duì)TMS320F2812進(jìn)行CAN總線擴(kuò)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(shí)鐘、復(fù)位信號(hào)及一些離散控制信號(hào)。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(jiǎn)單的電氣連接關(guān)系，在實(shí)際應(yīng)用中，會(huì)根據(jù)實(shí)際應(yīng)用條件的不同，進(jìn)行相應(yīng)的適應(yīng)性改進(jìn)。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(shí)鐘信號(hào)。

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

TMS320F2812和MCP2515之間以SCK作為同步時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行通信。在時(shí)鐘上升沿，命令和數(shù)據(jù)通過SI引腳送入MCP2515，在時(shí)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(duì)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(qǐng)求命令即可將數(shù)據(jù)發(fā)送到CAN總線上。

TMS320F2812通過標(biāo)準(zhǔn)SPI讀寫命令，對(duì)MCP2515寄存器進(jìn)行讀寫操作，完成系統(tǒng)CAN總線的收發(fā)，最終實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)CAN總線的通信。TMS320F2 812和MCP2515的通信指令有復(fù)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(qǐng)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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