單線CAN總線隔離中繼器的設計
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3 軟件設計
3．1 初始化子程序
STM32的CAN控制器初始化直接關系到CAN控制器能否正常工作。STM32的CAN控制器初始化主要包括CAN基本單元和過濾器的初始化。因為ST公司推出了一套針對于STM32的固件庫，所以只需在程序開始時做出相應的設置即可。在該初始化子程序中關鍵的環(huán)節(jié)是設置CAN的波特率，STM32數(shù)據(jù)手冊中的波特率的計算公式如下：
其中tq=(BRP[9：0]+1)xtPCLK。如上述CAN單元初始化子程序中：tBS1=tq×(TS1[3：0]+1)，tBS2=tqx(TS2[2：0]+1)，BRP[9：0]、TS1[3：0]和TS2[2：0]均在CAN_BTR寄存器中設置，STM32的CAN時鐘有APB1提供。假設系統(tǒng)時鐘為72 MHz，APB1為系統(tǒng)時鐘的9分頻，結合初始化子程序，BRP[9：0]=0、TS1[3：0]=7、TS2[2：0]=6，代入波特率計算公式即可求的其波特率為500Kb／s。在該中繼器中，CAN控制器的過濾器設置工作在屏蔽位模式下，對標識符的任何一位采用必須匹配或不用關心的原則處理。在中繼器中，由于需要轉發(fā)所有總線上的數(shù)據(jù)，則過濾器不必詳細設置，只需設置接收任何ID號的數(shù)據(jù)即可。
3．2 數(shù)據(jù)轉發(fā)子程序
中繼器的任務實質上就是實現(xiàn)報文的轉發(fā)。STM32F105內部集成了雙bxCAN控制器，它包括3個發(fā)送郵箱和2個3級深度的FIFO。結合STM32 F105的特性，采用雙FIFO的轉發(fā)機制，其原理如圖3所示。依據(jù)圖3，當STM32F105接收到新的報文時，經過數(shù)據(jù)處理模塊處理，在數(shù)據(jù)轉發(fā)進程的管理下，對兩路bxCAN控制器的接收FIFO緩沖區(qū)進行監(jiān)視，如某一路緩沖區(qū)非空則向另一路轉發(fā)。本文引用地址：http://m.ptau.cn/article/175746.htm
STM32F105發(fā)送報文的流程為：應用程序選擇1個空置的發(fā)送郵箱；設置標識符、數(shù)據(jù)長度和待發(fā)送數(shù)據(jù)；然后對CAN_TIxR寄存器的TXRQ位置1，來請求發(fā)送。TXRQ位置1后，郵箱就不再是空郵箱；一旦郵箱不再為空置，軟件對郵箱寄存器就不再有寫的權限。TXRQ位置1后，郵箱馬上進入掛號狀態(tài)，并等待成為最高優(yōu)先級的郵箱。一旦郵箱成為最高優(yōu)先級的郵箱，其狀態(tài)就變?yōu)轭A定發(fā)送狀態(tài)。當CAN總線進人空閑狀態(tài)，預定發(fā)送郵箱中的報文就馬上被發(fā)送。在郵箱中的報文被成功發(fā)送后，它馬上變?yōu)榭罩绵]箱；硬件相應地對CAN_TSR寄存器的RQCP和TXOK位置1，表明一次成功發(fā)送。
為了提高中繼器數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性，CAN報文的接收采用中斷方式。所以在CAN初始化過程中應使能CAN1和CAN2外設中斷，并設置其相應的中斷向量表，設定其相應的中斷等級。數(shù)據(jù)接收模塊流程如圖4所示。
另外，假設CAN總線上A點發(fā)出的數(shù)據(jù)總時間為t，則在軟中繼器另一側B點接收到該數(shù)據(jù)的最短時間為t。當總線速率不大且對各總線設備時序要求不高時，該時間可以忽略。但在一些節(jié)點間交換數(shù)據(jù)頻繁的CAN總線系統(tǒng)，則須注意這個問題，盡量使其對系統(tǒng)的影響降至最低。
4 結論
該CAN總線中繼器充分利用內部集成雙bxCAN控制器簡化了硬件電路的設計，及豐富的固件庫函數(shù)縮短了開發(fā)周期。實踐表明，該單線CA N總線隔離中繼器完成了各項設計指標，符合工程的要求，在液壓支架電液控制系統(tǒng)中能夠有效的完成數(shù)據(jù)的轉發(fā)和網(wǎng)絡的拓展，具有較高的實用價值。
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