基于DSP的CAN总线通信的设计与实现
本文介绍了TMS320F2812的eCAN模块与TMS320LF2407的CAN模块之间通信以及两者与广州致远的CAN-USB I智能接口卡之间通信时CAN控制器的硬件电路设计及应用方法。利用该方法可以在波特率高达1Mbps的条件下可靠、稳定地传输数据，而且时间延时很小。在双PWM变频调速系统中的应用结果表明了该方法的可行性。
1 引言 CAN总线是一种支持分布式控制和实时控制的串行通信网络，由于其独特的设计思想和高可靠性，使其有较高的通信速率和较强的抗干扰能力，可以作为现场总线应用于电磁噪声比较大的场合。CAN总线已经成为最有发展前途的现场总线之一。 许多微处理器都将CAN控制器嵌入到系统中，成为片上的微处理器，TI公司推出的TMS320F2812和TMS320LF2407就在其中。这种结构成本低、运行稳定、功能完备，是一种很有前途的CAN通信系统组成方案。 上述两种DSP上的CAN模块有所不同，TMS320F2812 DSP片上的增强型CAN控制器eCAN模块，其性能比TMS320LF2407 DSP内嵌CAN控制器有较大的改进。 本文主要介绍TMS320F2812的eCAN模块与TMS320LF2407 的CAN模块之间通信以及两者与广州致远的CAN-USB I智能接口卡之间通信时CAN控制器的硬件电路以及软件设计，同时对程序运行结果进行了分析，实验证明了这种通信方式的可行性，并在双PWM变频调速系统中得到了应用。 2 CAN节点通信设计 TMS320F2812的eCAN模块与TMS320LF2407的CAN模块之间通信以及两者与广州致远的CAN-USB I智能接口卡之间的连接示意图如图1所示。由于TMS320F2812和TMS320LF2407上的CAN模块集成了CAN控制器，提供了完整的CAN协议，因此图1中 的TMS320F2812的eCAN模块与TMS320LF2407的CAN模块之间的通信仅需收发装置即可。两者与上位机的通信则通过CAN-USB I智能接口卡。
图1 通讯电路连接示意图 2.1 CAN节点的硬件设计 硬件结构图如图2 所示。该硬件结构主要实现TMS320F2812和TMS320LF2407的通信以及两者和上位机的通信。
图2 CAN节点硬件结构图 考虑TMS320F2812和TMS320LF2407之间传输数据的电平匹配问题，对TMS320F2812和TMS320LF2407均采用PHLIIP公司的PCA82C250作为CAN收发器。其能提供CAN总线的差动发送能力及对CAN控制器的差动接收能力,信号使用差分电压传送；两条信号线被称为CAN总线，将收发器的RS端接地以实现高速传输，在CAN_H和CAN_L之间接120欧电阻为终端匹配电阻。 TMS320F2812的CANTXD和CANRXD输出的高电平信号是3.3V的，而PCA82C250需要5V供电，因此在收发器和TMS320F2812之间加高速光耦6N137以实现电平匹配，并起到TMS320F2812和CAN总线隔离的作用，从而保护了TMS320F2812。TMS320LF2407的电路连接原理相同。TMS320F2812和TMS320LF2407两者与上位机之间的通讯利用CAN总线时，只需加一个CAN-USB I即可。 2.2 CAN节点的软件设计 本文主要讨论下位机的程序。TMS320F2812的eCAN模块的邮箱0为发送邮箱，邮箱16为接收邮箱。TMS320LF2407的CAN模块的邮箱3为发送邮箱，邮箱2为接收邮箱。 虽然MS320F2812的eCAN模块与TMS320LF2407的CAN模块有所不同，但是两者的CAN寄存器在结构和功能上都是相同的，所以即使代码不能完全兼容，在移植上是非常容易的。CAN节点的软件设计主要分为三部分：初始化程序、数据发送程序、数据接收程序。两者的这三部分程序的基本流程大体上是一样的，所以下面只对TMS320F2812的eCAN模块的程序进行介绍。 2.2.1 主程序
图3为主程序流程图。主程序如下： void main { InitSysCtrl(); //初始化系统 /*关中断*/ DINT; IER = 0x0000; IFR = 0x0000; InitPieCtrl(); //初始化PIE中断 InitPieVectTable(); //初始化PIE中断矢量表InitECan(); //初始化CAN寄存器 /*使能PIE中断*/ PieCtrl.PIEIER9.bit.INTx5 = 1; IER /= M_INT9; //使能CPU中断 EINT; //开全局中断 ERTM; //开实时中断 for{} } 该程序中InitSysCtrl()为系统初始化程序， 同时设置系统时钟，本程序选用系统时钟为120MHZ，CAN的时钟与系统时钟相等。InitEcan()为初始化CAN寄存器的子程序。for为循环等待CAN的接收中断，一旦TMS320F2812接收成功TMS320LF2407或者上位机发送来的数据，则立即进入中断程序，读出邮箱中的数据。CAN的发送程序写在了CAN的接收中断程序里面，用于向上位机发送需要的数据。
图3 主程序流程图 2.2.2 初始化程序 初始化程序一般是CAN模块的初始化。在双PWM系统中， TMS320F2812需要接收TMS320LF2407发送的数据，以及发送数据给上位机，所以将邮箱的初始化也写在了CAN的初始化程序中，并且将发送和接收的初始化程序写在了同一个程序中。这样做可以避免重复初始化两个邮箱共同应用到的寄存器，简化程序。具体流程图如下：
图4 初始化流程图 本程序中发送采用查询方式，接收采用中断方式，所以在初始化流程图中还包括中断的的相关设置。 2.2.3 数据发送程序 TMS320F2812中的每个邮箱均为64位，被分成两个32位的邮箱消息数据低寄存器和高寄存器。程序中设置邮箱0为发送邮箱，将变量i、j分别赋值给邮箱0的MDRL和MDRH，ID为0x00000000的标准帧。 TMS320LF2407的CAN中每个邮箱有4个16位的存储空间，分别为MBXnA、MBXnB、MBXnC和MBXnD，TMS320LF2407的接收程序中设邮箱2为接收邮箱。同时还设置MBXnA和MBXnB分别对应TMS320F2812的MDRL的低8位和高8位数据，MBXnC和MBXnD分别对应TMS320F2812的MDRH的低8位和高8位数据。 程序如下： int32 i=0; int32 j=1; int32 MessageSendCount=0; i++; //i自加1 j++; //j自加1 ECanaShadow.CANME.all; ECanaRegs.CANTRS.all = 0x00000001;
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