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AVR系列单片机内部集成的CAN控制器及其应用方法
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2017-11-29
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引言
CAN总线应用中，总线节点是CAN总线的基本组成部分。CAN总线节点有两种典型设计方法，第一种方法采用MCU结合独立CAN控制器组成总线节点［1］；第二种方法采用独立的MCU，这时MCU需要内部集成CAN控制器。由于第二种设计方法所用的器件少，电路关系简单，已得到广泛应用。本文重点分析AVR系列单片机内部集成的CAN控制器及其应用方法。
AT90CAN集成CAN总线控制器分析
AVR内部集成CAN控制器的芯片主要包括AT90CAN32/64/128三种单片机，它们之间的主要区别是存储空间不同。
AT90CAN32/64/128内部集成的CAN总线控制器由CAN通道和邮箱组成，其工作参数通过寄存器设置，工作过程也通过寄存器监控。CAN控制器基本结构如图1所示。
CAN总线控制器组成
CAN通道
CAN通道是CAN控制器用于完成发送和接收的部分。使用CAN控制器时，需要对CAN通道工作模式和位定时进行设置。
（1）CAN通道工作模式
CAN通道有使能、待命以及只听三种工作模式。不同模式下通道、时钟以及寄存器的工作模式不同，详细内容见参考文献［3］。
（2）位定时
CAN通道位定时的概念和基本规定与CAN总线协议一致。AVR系列单片机中，CAN总线控制器时间份额（TQ）即为波特率分频器输出时钟信号的周期。CAN总线位周期由同步段（SYNS）、传播段（PRS）、相位缓冲段1（PHS1）、相位缓冲段2（PHS2）组成，每个时间段的长度都是时间份额（TQ）的整数倍。通过位定时设置可以确定各时间段的长度，同时还可以设置重同步跳转宽度（SJW）以及信号采样位置和采样次数。设置时，CAN总线位时间必须设置在8～25个时间份额之间。位定时设置完毕后即可计算总线波特率，计算方法见参考文献［3］。
邮箱及报文对象（MOb）
AT90CAN32/64/128单片机集成的CAN控制器通过邮箱存储报文，并以MOb的形式管理。邮箱包含15个独立的MOb，每个MOb都可以设置为接收或发送模式。发送时，编号小的MOb优先级高。接收时，只有当CAN控制器接收到报文的标识符与某个MOb预先设置的标识符吻合时，CAN控制器才会将接收到的报文存储在该MOb中，并可以通过中断的方式通知单片机。CAN控制器还可自动对远程帧作出应答，从而减轻CPU的负担。
CAN总线应用中，总线节点是CAN总线的基本组成部分。CAN总线节点有两种典型设计方法，第一种方法采用MCU结合独立CAN控制器组成总线节点［1］；第二种方法采用独立的MCU，这时MCU需要内部集成CAN控制器。由于第二种设计方法所用的器件少，电路关系简单，已得到广泛应用。本文重点分析AVR系列单片机内部集成的CAN控制器及其应用方法。
AT90CAN集成CAN总线控制器分析
AVR内部集成CAN控制器的芯片主要包括AT90CAN32/64/128三种单片机，它们之间的主要区别是存储空间不同。
AT90CAN32/64/128内部集成的CAN总线控制器由CAN通道和邮箱组成，其工作参数通过寄存器设置，工作过程也通过寄存器监控。CAN控制器基本结构如图1所示。
CAN总线控制器组成
CAN通道
CAN通道是CAN控制器用于完成发送和接收的部分。使用CAN控制器时，需要对CAN通道工作模式和位定时进行设置。
（1）CAN通道工作模式
CAN通道有使能、待命以及只听三种工作模式。不同模式下通道、时钟以及寄存器的工作模式不同，详细内容见参考文献［3］。
（2）位定时
CAN通道位定时的概念和基本规定与CAN总线协议一致。AVR系列单片机中，CAN总线控制器时间份额（TQ）即为波特率分频器输出时钟信号的周期。CAN总线位周期由同步段（SYNS）、传播段（PRS）、相位缓冲段1（PHS1）、相位缓冲段2（PHS2）组成，每个时间段的长度都是时间份额（TQ）的整数倍。通过位定时设置可以确定各时间段的长度，同时还可以设置重同步跳转宽度（SJW）以及信号采样位置和采样次数。设置时，CAN总线位时间必须设置在8～25个时间份额之间。位定时设置完毕后即可计算总线波特率，计算方法见参考文献［3］。
邮箱及报文对象（MOb）
AT90CAN32/64/128单片机集成的CAN控制器通过邮箱存储报文，并以MOb的形式管理。邮箱包含15个独立的MOb，每个MOb都可以设置为接收或发送模式。发送时，编号小的MOb优先级高。接收时，只有当CAN控制器接收到报文的标识符与某个MOb预先设置的标识符吻合时，CAN控制器才会将接收到的报文存储在该MOb中，并可以通过中断的方式通知单片机。CAN控制器还可自动对远程帧作出应答，从而减轻CPU的负担。
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