CAN總線通信較之一般的通信總線而言，其數據通信具有突出的可靠性、實時性和靈活性，應用范圍也早已不再局限于汽車行業，而是擴展到了機器人、數控機床、家用電器等領域。CAN控制器用來實現統一的CAN通信協議。CAN控制器分為兩種： 一種是獨立的控制芯片，如SJA1100;另一種是將其集成在微控制器內部，例如Atmel公司最新推出的AT90CAN系列單片機。與使用獨立的CAN控制器相比，自身集成了CAN接口的微控制器在簡化硬件電路設計的同時，提高了軟件開發的效率。
1 AT90CAN單片機CAN控制器特性
AT90CAN單片機的CAN控制器能夠兼容CAN2.0A和CAN2.0B通信協議，內部設有120字節的郵箱空間，它由15個MOB(Message Object)與CAN DATA BUFFER組成。MOB用來描述一幀完整的CAN報文信息，每個MOB擁有獨立的工作寄存器組(詳見參考文獻\[1\])，這些寄存器規定了CAN通信報文的幀格式與工作模式。CAN通用控制寄存器里的CANPAGE寄存器為15個MOB規定了相對應的BUFFER地址和指針，用來存放通信時發出或接收到的數據以及保存MOB寄存器組的設置。對MOB的寄存器組進行初始化設置后，CAN控制器根據MOB的不同設置，就可以分別實現數據的發送、接收以及過濾功能，整個工作過程不需要CPU干預，簡化了軟件代碼的編寫。而CPU通過訪問CAN控制器狀態寄存器或者由CAN控制器以中斷的方式通知CPU，即可得到當前通信狀態，從而大大節省了CPU的占用時間。
2 CAN控制器的初始化
要實現CAN通信，首先要對CAN控制器進行正確的初始化設置。初始化過程包括對CPU的引腳功能、CAN通信波特率、中斷優先級和MOB寄存器的設置等。在編寫驅動的過程中，需要注意的是在完成對CANPAGE寄存器的設置后，再進行MOB的設置;否則，MOB的初始值將不能被保存，導致系統初始化失敗。
其基本初始化流程如圖1所示。其中陰影部分是必須初始化的部分，其他部分可以根據實際程序功能的需要予以設置。
圖1 CAN控制器初始化流程
CAN控制器初始化程序：
#define CAN_PORT_INPIND
#define CAN_PORT_DIR DDRD
#define CAN_PORT_OUT PORTD
#define CAN_INPUT_PIN6
#define CAN_OUTPUT_PIN5
void CAN_INIT() {
CAN_PORT_DIR &= ~(1<
CAN_PORT_DIR &= ~(1<
CAN_PORT_OUT |=(1<
CAN_PORT_OUT |=(1<
CANTCON=0x00;//CAN時鐘寄存器清零
CANGCON |= 0x01;//軟件復位
CANBT1=0x06;
CANBT2=0x2a;
CANBT3=0x13;//設置通信波特率為250kbps
CANIE2 |= 0x60;//使能MOB5、MOB6
CANIE1 |= 0x01;//使能MOB0
CANGIE = 0xA0; //使能CAN中斷
CANGCON |= 0x02;//CAN控制器啟動
}
3 AT90CAN單片機與PC機CAN通信實例
下面以如何實現AT90CAN單片機與PC機間的CAN通信為例，進一步說明AT90CAN單片機的CAN功能模塊驅動的編制流程，如圖2所示，并給出C語言編寫的CAN通信程序。它的功能是接收PC機經由專用的PCICAN模塊擴展的CAN接口發出的數據，并將收到的數據與驗收過濾器寄存器中設定的ID值比較。如果ID值相符，則將數據重新編制ID后發給PC機。
圖2 與PC機CAN通信軟件流程
以下程序已在實驗中調試通過，通信效果良好，可以直接應用。
#include "ioCAN128v.h"
#include
#include
#define fosc 11059200//晶振11.0592 MHz
unsigned char PCSJ\[8\]={0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00};//數組用來存放接收到的數據
void main() {//主程序
CLI();//關總中斷
void CAN_INIT();//CAN控制器初始化
CANPAGE = 0x50;//設置MOB5
CANSTMOB=0x00;//清狀態寄存器
CANIDT1 = 0x02;//CANIDT1～CANIDT4
CANIDT2 = 0x01;//設置ID過濾寄存器
CANIDT3 = 0x00;
CANIDT4 = 0x00;
CANIDM1 = 0xff;//CANIDM1～CANIDM4
CANIDM2 = 0xff;//設置驗收寄存器
CANIDM3 = 0x00;
CANIDM4 = 0x00;
CANCDMOB = 0x98;//使能接收
SEI();//打開總中斷
while(1) {
CANPAGE=0x10;//設置MOB4
CANSTMOB=0x00;
CANIDT1 = 0x01;//CANIDT1～CANIDT4
CANIDT2 = 0x01;//設置發送幀ID值寄存器
CANIDT3 = 0x00;
CANIDT4 = 0x00;
for(i = 0;i<8;i++) {
CANMSG=PCSJ[i]; //將接收到的數據發送回上位機
}
CANCDMOB=0x58;//使能發送
CANSTMOB&=~(1<
wait(2);
}
}
實例中數據接收由MOB5產生中斷完成，中斷服務子程序如下：
#pragma interrupt_handler can_isr:19//CAN控制器中斷向量入口
void can_isr(void) {
if ((CANSIT2 & 0x20)==0x20) {//判斷是否是MOB5產生中斷
CANPAGE=0x50;
for(i = 0; i < 8; i++) {
PCSJ[i] =CANMSG;
}
CANSTMOB = 0x00; //清狀態位
CANCDMOB = 0x98;//重新使能接收功能
}
}
4 結論
AVR系列單片機內部有可編程的Flash，自帶EEPROM,支持JTAG接口片內調試和對Flash、EEPROM、熔絲位和鎖定位的編程，因此成為眾多單片機芯片的首選。其內部集成了獨立CAN控制器的AT90CAN系列單片機，彌補了單片機在CAN總線通信應用中的缺陷，不必再擴展外圍的CAN通信控制芯片，簡化了硬件電路設計。本文通過對AT90CAN系列單片機CAN通信模塊的詳細介紹，旨在說明如何對其進行編程實現CAN通信功能，為使用單片機進行CAN通信的初學者提供了編程參考。