分类： C/C++
2008-05-27 21:06:56
引言：
CAN(Control Area Network)总线最初是由德国Bosch公司开发的,它是一种支持分步式实时控制系统的串行通信局域网，具有如下优点：
a. 通信方式灵活，可以多主方式工作，上任意节点均可以在任意时刻主动地向总线上其他节点发送信息，而不为主从。
b. 采用非破坏性总线仲裁技术，当2个节点同时向总线上发送数据时，优先级低的节点主动停止数据发送，而优先级高的节点可不受地继续传输数据，避免了总线冲突。
c. 总线上的节点信息可以分成不同的优先级，以满足不同的实时要求。
d. 可以用点对点、一点对多点及全局广播等几种方式发送和接收数据。
e. CAN 的直接通信距离最远可达10km（速率5kbit/s以下）；最高通信速率可达到1Mbit/s（最大传输距离为40m），节点可达110个。通信介质采用双绞线、同轴电缆或光纤。
f. CAN 采用短帧结构，每帧信息最多8个字节，可满足通常工业领域中控制命令、工作状态及测试数据的一般要求。同时采用CRC校验等检错措施，降低了数据出错率。
g. 当CAN 节点严重错误时，具有自动关闭输出的功能，切断该节点与总线的联系，使总线上的其他节点及通信不受，故具有较强的抗干扰能力。
虽然CAN总线具有较高的可靠性，但在对可靠性要求极高的应用（如电力监控）中，单一的总线难以满足这种要求，因此需采用双总线结构，当某一节点出现故障时，装置能自动切换另一总线上运行。网络图如图1所示：
综合通信管理机通过双CAN网与各装置通信，然后再转换为串行方式与上位机通信。通信管理双CAN网同时接收各装置上传的数据，亦同时转发上位机下达的命令。各装置双CAN网切换方式为：装置不断检测上位机发送的握手帧，若在规定的时间未收到握手帧，则判断为通信故障，装置自动切换到另一网上运行。下面主要介绍通信管理机的双网切换过程。
硬件部分
本文采用PHILIPS公司生产的SJA1000来实现CAN总线切换功能。SJA1000 是一款完全符合CAN总线协议规定的独立CAN控制器, 用于汽车和一般工业环境中的控制器局域网络。它是PHILIPS半导体PCA82C200 CAN控制器的替代产品，不仅支持BasicCAN(CANBUS 2.0A)模式,同时还支持功能更强的PeilCAN(CANBUS 2.0B)模式。具有如下特性：
基于SJA1000以上特点，CAN总线切换硬件电路原理图如图2所
图2
软件部分
CAN总线切换程序主要包换初始化、数据发送与接收和数据处理。下面就介绍这三方面基于C语言的程序编写。
1． 初始化程序
SJA1000的初始化只能在复位模式下进行。初始化主要完成时间分频器、中断寄存器、滤波方式、验收代码、屏蔽代码、波特率和输出控制等的配置。具体如下：
#define CAN0_BASE 0x400
#define CAN1_BASE 0x500
// CAN Bus Time Regisiter
const unsigned char BusTime0[]={ 0xff, 0xe7, 0xd3, 0xc9, 0x89, 0x84, 0xc0, 0x80, 0x40, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff};
const unsigned char BusTime1[]={ 0xff, 0xbe, 0xbe, 0xbe, 0xa5, 0xa5, 0xff, 0x25, 0x14, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff};
// CAN initialize
alien unsigned char caninit(unsigned char canno)
{
unsigned char *cnbase;
unsigned char i,j;
if(cnno==0)
cnbase = (unsigned char *)CAN0_BASE;
else if(cnno==1)
cnbase = (unsigned char *)CAN1_BASE;
else return(0xff);
for(i=0;i<8;i++)
{
*cnbase = 1;
if(*cnbase&1) break;
}
if(i>=8) return(0xff);
*(cnbase+31) = 0xc8; // cdr
*(cnbase+ 4) = 0; // ier
*(cnbase+ 0) |= 0x0; // mode
*(cnbase+16) = 0x3f; // acr0
*(cnbase+20) = 0xc0; // amr0
*(cnbase+17) = 0x00; // acr1
*(cnbase+21) = 0xef; // amr1
*(cnbase+18) = 0x3f; // acr2
*(cnbase+22) = 0xff; // amr2
*(cnbase+19) = 0x80; // acr3
*(cnbase+23) = 0xff; // amr3
*(cnbase+ 6) = BusTime0[3];
*(cnbase+ 7) = BusTime1[3]; // CAN bus time register
*(cnbase+ 8) = 0x1a; // output control
if(cnno==0)
*(cnbase+ 4) = 0xff; // CAN0 interupt receive mode
else if(cnno==1)
*(cnbase+ 4) = 0; // CAN_B scan receive mode
else ;
for(i=0;i<16;i++)
{
*cnbase &= ~1;
if(!(*cnbase&1))
break;
}
if(i>=16) return(0xff);
j = *(cnbase+ 3);
while(*(cnbase+ 2) & 0x01)
*(cnbase+ 1) = 0x04; //release rx message
if(t&0x08)
*(cnbase+ 1) = 0x08; //clear data overrun
return(0);
}
2． 发送程序
发送程序完成通信双方约定的帧的发送，发送时把需发送的数据送入发送缓冲区，然后置位命令寄存器的“发送请求”位，SJA1000启动发送，具有如下：
alien void DataSend(unsigned char *mesg, unsigned char len)
{ unsigned char *p;
unsigned char i, j;
i = *(cnbase+ 3);
if( (i&0x02) ) // check transmic interrupt
{ for(j=0; j
{ *(cnbase+16) = *mesg ;
cnbase++;
mesg++;
}
*(cnbase+ 1) = 0x01; // transimic requst
}
else
continue;
}
3． 接收程序
报文的接收由CAN 控制器SJA1000 独立完成收到的报文放在接收缓区，可以发送给主控制器的报文，由状态寄存器的接收缓冲器状态标志RBS和接收中断标志RI标出，主控制器会将这条信息发送到本地的报文存储器，然后释放接收缓冲器。
alien void DataReceive( unsigned char *mesg )
{
unsigned char i, j;
i = ( (*(cnbase+3)&0x01) & (*(cnbase+2)&0x01) );
if(i== 1)
{
for(j=0; j<11; j++) // receive a frame
{ *mesg = *(cnbase+16);
mesg++;
cnbase++;
}
*(pnet+1) = 0x04; // release receive buffer
}
4． 数据处理
数据处理是对接收到的报文根据实际需要进行处理。不同的应用场合有不同的处理过程，在此不予详细介绍。
alien void DataProcess( void )
{
unsigned char DatProBuf[20] ;
DataReceive( &DatProBuf );
/*
Data Process
*/
}
总结
总线切换有多种方式，上面介绍的切换方式主要适用于通信管理上。在实际应用中，可根据不同的情况选择不同的切换方式。如对于通信终端，可只用一块CAN控制器，若终端在规定的时间内没有接收到上位机发出的握手帧，则判断为通信故障，装置自动切换到另一网运行。由于篇幅关系，在此不一一介绍。
参考文献：
1. CAN. CAN Specification Version 2.0. BOSCH. 1991
2. SJA1000. Stand-alone CAN controller DATA SHEET. Philips. 2002
