盧斌，董書大

（湖南大學(xué) 電氣與信息工程學(xué)院，長沙 410082）

引 言

LPC11Cx系列是NXP公司的高性價比Cortex－M0構(gòu)架ARM微控制器產(chǎn)品，內(nèi)嵌CAN總線控制器。CAN總線位定時參數(shù)決定CAN總線能否按給定速率正常通信及其穩(wěn)定性，但在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，原版用戶手冊及國內(nèi)譯本在CAN總線位定時參數(shù)配置寄存器的表述上有誤，導(dǎo)致用戶CAN總線無法正常通信。下面將校正錯誤，并給出CAN總線位定時參數(shù)具體計(jì)算實(shí)例。

1 位定時時序及參數(shù)

依據(jù)CAN總線規(guī)范，LPC11Cx系列的位時間被分成4個段：同步段、時間傳播段、相位緩沖區(qū)段1和相位緩沖區(qū)段2，位時序如圖1所示。

圖1 位時序

圖1中，每一個段包含有一個指定的、可編程的時間量子數(shù)，如表1所列。

表1 CAN總線位時間參數(shù)

表1中，時間量子tq是位時間長度的基本時間單元，tq與CAN總線控制器的系統(tǒng)時鐘fsys可確定參數(shù)BRP，即tq＝BRP／fsys。同步段SYNC＿SEG是位時間的第一部分，CAN總線的邊沿電平會在這里發(fā)生。傳播時間段PROP＿SEG用于對CAN總線網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的物理延遲時間進(jìn)行補(bǔ)償。相位緩沖區(qū)段TSEG1和TSEG2包圍著采樣點(diǎn)。（重新）同步跳轉(zhuǎn)寬度SJW實(shí)現(xiàn)對邊沿相位誤差作出補(bǔ)償。

2 位定時寄存器描述校正

LPC11Cx系列CAN總線的位時間參數(shù)通過其內(nèi)部的32位控制寄存器CANBT來定義及編程。CANBT寄存器的詳細(xì)描述如表2所列。

表2 CAN總線位定時寄存器CANBT

請注意，表2中上標(biāo)注＊表示硬件把寫入這些位的值理解為位值＋1。NXP公司原版用戶手冊及國內(nèi)譯本還同時標(biāo)注了SJW、TSEG2，說明這兩項(xiàng)也需進(jìn)行位值＋1處理，但這么做得出的位定時參數(shù)無法使CAN總線正常通信。

3 位定時參數(shù)計(jì)算

根據(jù)表1各定時位段定義，設(shè)目標(biāo)系統(tǒng)晶振頻率為12MHz，經(jīng)過LPC11Cx內(nèi)部PLL鎖相環(huán)電路倍頻后，系統(tǒng)時鐘頻率fsys為48MHz?，F(xiàn)要求CAN總線速率fc為500kHz，則CAN總線時鐘周期tc＝1／fc＝1／500kHz＝2μs，位定時參數(shù)計(jì)算如下。

首先，將系統(tǒng)時鐘頻率fsys進(jìn)行6分頻，即fsys／（BRP＋1）＝fsys／6＝48MHz／6＝8MHz，由此確定參數(shù)BRP＝0x000101，而時間量子tq＝1／8MHz＝0.125 μs，CAN總線時鐘周期tc包含的時間量子tq的個數(shù)為：tc／tq＝2μs／0.125μs＝16。

然后，根據(jù)CAN總線傳輸介質(zhì)及應(yīng)用場合的電磁干擾狀況，適當(dāng)確定CAN總線位定時寄存器CANBT的SJW、TSEG1、TSEG2的值，使這3項(xiàng)位值之和等于16。這里對3項(xiàng)位值取值為：SJW＝0x11，TSEG1＝0x0110，TSEG2＝0x111，并滿足：SJW＋（TSEG1＋1）＋TSEG2＝16。

最后，將上述位值組合，確定位定時參數(shù)值為0x76C5，這個值將被配置寫入到位定時寄存器CANBT中。在Cortex－M0的CMSIS軟件開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)框架下，可很方便地調(diào)用LPC11Cx片上CAN API函數(shù)集來編程，如下語句即可實(shí)現(xiàn)寄存器CANBT的位定時參數(shù)配置：

結(jié) 語

實(shí)踐表明，在改變系統(tǒng)時鐘頻率、CAN總線通信速率及CANBT寄存器的各項(xiàng)位值的情況下，校正之后的位定時參數(shù)計(jì)算方法所獲得的參數(shù)值均能滿足CAN總線正常通信的要求，消除了用戶手冊誤導(dǎo)。如何提高CAN總線通信的可靠性，在位定時方面還需要根據(jù)CAN總線的具體工作狀況不斷進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并對CANBT寄存器的各項(xiàng)位值仔細(xì)調(diào)整而得到最佳值。

[1] 牛躍聽，周立功.CAN總線嵌入式開發(fā)——從入門到實(shí)戰(zhàn)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2012.

[2] 楊春杰.CAN總線技術(shù)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2010.

[3] NXP Semiconductors.LPC111x／LPC11Cxx User manual[DB／OL].[2012－03].http：／／www.zlgmcu.com／NXP／LPC1000／LPC1100.asp.

[4] ISO 11898－2007Road vehicles——Controller area network（CAN）——Part 5：High－speed medium access unit with lowpower mode[S].