第10章 K60的CAN总线开发方法

4. 过载帧

过载帧由CAN控制器的硬件进行处理，与用户编程无关。下面概要说明发送过载帧的工作机制。

过载帧用于在先行和后续数据帧（或远程帧）之间提供一附加的延时。过载帧包括两个位场：过载标志和过载界定符。过载帧的组成如图10-11所示。

图10-11 过载帧的组成

有三种过载的情况会引发过载帧的传送：

(1) 接收器的内部情况（此接收器对于下一数据帧或远程帧需要有一延时）。 (2) 在间歇的第一和第二字节检测到一个“0”位。 (3) 如果CAN节点在错误界定符或过载界定符的第8位（最后一位）采样到 一个0位，节点会发送一个过载帧（不是错误帧）。

根据过载情况1而引发的过载帧只允许起始于所期望的间隙的第一个位时间， 而根据情况2和情况3引发的过载帧应起始于所检测到“0”位之后的位。通常，为了延时下一个数据帧或远程帧，两种过载帧均可产生。

过载标志由6个0位组成。由于过载标志的格式破坏了间隙域的固定格式，因此，所有其他的节点都检测到过载条件，并与此同时发出过载标志。如果在间隙的第3个位期间检测到0位，则这个位将被解释为帧的起始。

过载界定符包括8个1位，过载标志被传送后，节点就一直监视总线，直到检测到一个从0位到1位的跳变为止。这时，总线上的每个节点完成了各自过载标志的发送，并开始同时发送其余7个1位。 10.1.5 位时间

所谓位时间，是指发送一位所需要的时间。实际工作过程的位时间与系统设定的位时间少有偏差，把理想情况下位时间称为标称位时间（Nominal Bit Time），相应的位速率（每秒发送的位数）称为标称位速率。标称位速率=1/标称位时间。

一个标称位时间分为4个时间段：同步段（SYNC_SEG）、传播段（PR0G_SEG）、 相位段1 (PHASE_SEG1)、相位段2 (PHASE_SEG2)，如图10-12所示。CAN总线初始化时要通过相运的寄存器对传播段、相备段1及相位段2的时间长度进行设置。

图10-12 标称位时间组成示意图

同步段（SYNC_SEG）: 连接在总线上的多个CAN节点通过同步段实现时序调整同步进行接收和发每工作。由1电平到0电平的跳变或由0电平到1电平的跳变最好出现在该段中。

传播段（PR0G_SEG）: 传播段用于补偿网络内的物理延时时间，它是总线上输入比较器延时和氣出驱动器延时总和的2倍。

相位段1（PHASE_SEG1）、相位段2（PHASE_SEG2）：相位段用于补偿边沿阶段的误差，这两个段可以通过重新同步加长或缩短。

采样点（Sample Point）：采样点是读总线电平并解释各位的值的一个时间点，采样点位于相位段1之后。

信息处理时间（Information Processing Time）: 信息处理时间是以一个采样点作为起始的时间段。采样点用于计算后续位的位电平。

最小时间份额（Time Quanta, Tq）：最小时间份额是取自振荡器周期的固定时间单元，也称为串行时钟Sclock周期。位时间与最小时间份额TQ的关系是

位时间=m*Tq

式中，m为可编程的预比例因子，其范围是1?32之间的整数，m的计算公式为

m=同步段+传播段+相位段1+相位段2

通常，同步段为1个Tq，传播段可设置成1、2、3、?、8个Tq，相位段1可设置成1、2、3、?、8个Tq，相位段2为相位段1和信息处理时间之间的最大值，信息处理时间少或等于2个Tq。一个位时间总的Tq值可以设置在8?25。

在确定一个CAN总线的通信速率时，主要根据上述参数确定。

10.2 FlexCAN模块概述与编程要点

FlexCAN模块是一种CAN协议的通信单元。K60的FlexCAN模块支持CAN2.0B协议中标准帧信息格式和扩展帧信息格式，不仅拥有FlexCAN模块先前版本的传统特征，更拥有CAN2. 0B协议本身新的特性。 10. 2. 1 FlexCAN模块特征

1. 传统特征

(1) 完全支持CAN2.0B协议：标准数据帧；扩展数据帧；0?8字节的数据长度；可编程控制的波特率，数据传输速率可达1 Mbps；与内容相关的寻址方式；

(2) 0到8字节长度报文缓冲区；

(3) 每个报文缓冲区都可以配置成发送缓冲区或者接收缓冲区，支持标准和扩展帧格式；

(4) 每个消息缓冲区都有自己的接收掩码控制寄存器；

(5) 全功能的接收队列，该队列可以存储最多6个帧，并且自动进行内部指 针处理； (6) 传输中止能力；

(7) 可编程的CAN协议接口的时钟源，可以是总线时钟也可以是外部晶振； (8) 没有使用的结构空间可以当成普通的RAM空间使用； (9) 可编程的回环模式，支持自测试；

(10) 可编程的传输优先级机制，最低ID、最少缓冲区数目或者最高优先级； (11) 基于16位自由运行定时器的时间戳机制； (12) 全局网络时间，通过一个特殊的帧来同步； (13) 中断掩码；

(14) 独立的传输媒介（假定一个外部收发器）； (15) 高优先权信息具有短的响应时间；

(16) 低功耗模式，当总线激活时可以通过编程实现从低功耗模式唤醒。 2. 较以前版本新添加的特性

(1) 远程请求帧可以被自动或者软件处理； (2) 正常模式下ID过滤配置的安全机制；

(3) 只有在“Freeze”模式下进行的CAN比特时间设置与配置比特； (4) 发送缓冲区状态（最低优先级缓冲区或者空缓冲区）； (5) 用于接收帧的IDHIT寄存器；

(6) SYNC比特状态位用来指示模块已经与CAN总线同步； (7) 调试寄存器；

(8) 用于报文的CRC状态； (9) 接收队列全局掩码寄存器；

(10) 在匹配过程中接收缓冲区与接收队列可选择的优先级； (11) 强大的接收队列ID过滤功能，能够匹配接收的ID是扩展的128字节、 标准的256字节或者512部分（8比特）ID，最多32个匹配能力；

(12) 100%兼容FlexCAN以前版本。 10.2.2 CAN模块寄存器

因为FlexCAN有两路通道，所以有2组顺序排列的寄存器，每个模块共有33个寄存器。表14-3给出了 CAN0通道的33个寄存器的内存映射，CAN1通道的寄存器名、复位值与CAN0通道相同，基地址则为0x400A_4000。

表 CAN通道寄存器映射 十六进期 寄存器名称 权限 复位值 绝对地址 4002_4000 CAN供块配置寄存器(CAN0_MCR) 32 读/写 D890_000Fh 4002_4004 CAN控制寄存器(CAN0_CTRL1) 32 读/写 0000_0000h 4002_4008 CAN自由运行定时器(CAN0_TIMER) 4002_4010 CAN接受邮箱全局掩码寄存(CAN0_RXMGMASK) 4002_4014 CAN接收14掩码寄存器(CAN0_RX14MASK) 4002_4018 CAN接收15掩码寄存器(CAN0_RX15MASK) 4002_401C CAN错误计数寄存器(CAN0_ECR) 4002_4020 CAN错误与状态寄存器1(CAN0_ESR1) 32 32 32 32 32 32 32 32 32 32 32 32 32 32 32 32 32 读/写 读/写 读/写 读/写 读/写 读/写 读/写 读/写 读/写 读/写 读/写 读/写 读 读/写 读 读/写 读/写 0000_0000h FFFF_FFFFh FFFF_FFFFh FFFF_FFFFh 0000_0000h 0000_0000h 0000_0000h 0Q00_0000h 0000_0000h 0000_0000h 0000_0000h 0000_0000h 0000_0000h FFFF_FFFFh 未定义 未定义 未定义 4002_4024 CAN中断掩码寄存器2(CAN0_IMASK2) 4002_4028 CAN中断掩码寄存器1(CAN0_IMASK1) 4002_402C CAN中断标志寄存器2(CAN0_IFLAG2) 4002_4030 CAN中断标志寄存器1(CAN0_IFLAG1) 4002_4034 CAN 控制寄存器2(CAN0_CTRL2) 4002_4038 CAN错误与状态寄存器2(CAN0_ESR2) 4002_4044 CRN 寄存器 (CAN0_CRCR) 4002_4048 CAN接收队列全局掩码寄存器(CAN0_RXFGMASK) 4002_404C CAN接收队列信息寄存器(CAN0_RXFIR) 4002_4880 CAN接收个别掩码寄存器(CAN0_RXIMR0) 4002_4884 CAN接受个别掩码寄存器(CAN0_RXIMR1) 4002_4888 CAN接受个别掩外寄存器(CAN0_RXIMR2) 4002_488C CAN接受个别掩码寄存器(CAN0_RXIMR3) 4002_4890 CAN接受个别掩码寄存器(CAN0_RXIMR4) 4002_4894 CAN接受个别淹码寄存器(CAN0_RXIMR5) 4002_4898 CAN接受个别掩码寄存器(CAN0_RXIMR6) 4002_489C CAN接受个别掩码寄存器(CAN0_RXIMR7) 4002_48A0 CAN接受个别掩码寄存器(CAN0_RXIMR8) 4002_48A4 CAN接受个别掩码寄存器(CAN0_RXIMR9) 4002_48A8 CAN接受个别掩码寄存器(CAN0_RXIMR10) 4002_48AC CAN接受个别掩码寄存器(CAN0_RXIMR11) 4002_48B0 CAN接受个别掩码寄存器(CAN0_RXIMR12) 4002_48B4 CAN接受个别掩码寄存器(CAN0_RXIMR13) 4002_48B8 CAN接受个别掩码寄存器(CAN0_RXIMR14) 4002_48BC CAN接受个别掩码寄存器(CAN0_RXIMR15) 32 32 32 32 32 32 32 32 32 32 32 32 32 32 读/写 读/写 读/写 读/写 读/写 读/写 读/写 读/写 读/写 读/写 读/写 读/写 读/写 读/写 未定义 未定义 未定义 未定义 未定义 未定义 未定义 未定义 未定义 未定义 未定义 未定义 未定义 未定义

由于FlexCAN模块寄存器众多，这里挑选其中常用的寄存器加以详细介绍。这些寄存器均以“CANx_”前缀开头，其中“x”为0?1，代表FlexCAN模块的两个模块号。在实现CAN总线通信功能中主要涉及的寄存器有：模块配置寄存器（CANx_MCR）、控制寄存器1（CANx_CTRL1）、中断标志寄存器1（CANx_IFLAG1）、控制寄存器2(CANx_CTRL2)等。本小节将具体介绍以上寄存器，其他寄存器请查阅K60的官方技术文档。

1. CAN模块配置寄存器（CANx_MCR）

该寄存器主要用于使能FlexCAN模块的全局配置。

MDIS——CAN模块禁用位，用来控制是否禁止FlexCAN模块工作。当FlexCAN模块被禁止时，FlexCAN模块会禁止CAN总线协议引擎的时钟源和禁止主模块和子模块的接口控制。