详解LPC2000系列ARM微控制器的CAN验收滤波器应用

CAN（Controller Area NetWork）总线，即控制器局域网总线，是由德国Bosch公司于1982年开发和推出的最早用于汽车内部测量与执行部件之间的数据通信协议。在20多年的历史中，CAN总线在许多领域得到了应用，是到目前为止唯一有国际标准的现场总线。

CAN现场总线按照国际标准化组织ISO提出的开放系统互联（OSI）参考模式，实现其中的物理层、数据链路层和应用层。CAN控制器用来实现CAN总线协议。CAN控制器芯片分为两类：一类是独立的控制器芯片，如SJA1000；另一类是和微控制器做在一起，如Philips公司的LPC2000系列32位ARM微控制器。两类控制器都提供了报文标识过滤的验收滤波器。但独立CAN控制器的验收滤 波器只能对规律性较强的报文标识符（Identifier，简称ID）进行筛选过滤，或是对个数较少的ID进行任意筛选，难以实现更加复杂的任意ID筛 选。Philips公司的LPC2000系列32位ARM微控制器内嵌的验收滤波器为CAN控制器提供了全局的标识符查询功能，能实现复杂的报文ID过 滤，而且可以大大减轻微控制器的负担。

1验收滤波器的特点和功能

1.1验收滤波器的特点

LPC2000 系列ARM微控制器是采用ARM7TDMI-S内核的32位嵌入式微处理器，内嵌2路或4路CAN控制器和验收滤波器。验收滤波器为CAN控制器提供全局 的报文标识过滤功能。它包含一个512×32（2 KB）的RAM，在这2 KB的RAM中可以设置1～5个报文标识符表，形成一个查找表LUT（LookUp Table）。整个查找表可以容纳1 024个标准标识符或512个扩展标识符，或两种混合类型的标识符。5个可能的标识符表格包括FullCAN的标准标识符表和独立标准标识符表、标准标识 符范围表、独立扩展标识符表以及扩展标识符范围表。这5个表格不是必须同时存在，可以根据需要裁减。如果一个表格的起始地址等于下一个表格的起始地址或表 格终止寄存器的数值，则该表格为空，在处理中将被忽略。

1.2验收滤波器的功能

LPC2000系列ARM微控制器的CAN 验收滤波器有2种工作模式：一种是一般模式；另一种被称为FullCAN模式。在一般模式下，当CAN控制器的接收端收到一个完整的标识符时，它将通 知接收验收滤波器。验收滤波器响应这个信号，读出CAN控制器编号和标识符大小（标准标识符11位或扩展标识符29位）；然后搜索LUT，查找匹配的标识 符。如果找到匹配的标识符，则通知CAN控制器将接收的报文放入CAN控制器接收缓冲中；否则，放弃接收到的这一帧信息。其工作流程如图1所示。

如果使能FullCAN模式，且CAN控制器报告产生的是一个标准标识符，则验收过滤器首先查询FullCAN标准标识符表，然后在FullCAN模式下 处理接收。如果在FullCAN标准标识符表中没有找到匹配的ID，则依次查找下一个存在的表格，直到找到匹配者或查找表结束。一旦发现匹配的ID，就将 接收到的报文放入特定的报文缓冲中而不是CAN控制器接收缓冲中，这个特定的缓冲位于验收滤波器的RAM中，而且是在LUT的最后部分。CPU可以在任何 时候读取接收到的报文。FullCAN模式的接收工作流程如图2所示。

2验收滤波器的驱动程序开发

2.1 验收滤波器寄存器描述

以LPC2292为例说明其验收滤波 器驱动程序的开发。在LPC2292中内嵌2路CAN控制器，它的验收滤波器寄存器如表1所列。注意：这里的起始地址是以验收滤波器RAM的起始地址为基 本地址的偏移。如在一般模式下，SFF_sa=O表示独立标准帧标识符的起始地址位于0xE0038000处。

一个表格的大小由其前后2个 表格起始地址寄存器的差值决定。例如，SFF_GRP_sa-SFF_sa为独立标准帧标识符查找表格大小。若其值为0，即 SFF_GRP_sa=SFF_sa，则独立标准帧标识符查找表格大小为0，在查找时此表格将被忽略。查找表结束寄存器ENDofTable代表查找表结 束地址，ENDofTable-EFF_GRP_sa为扩展帧组标识符查找表大小。验收滤波器寄存器AFMR控制其工作模式，具体定义如表2所列。

2.2查找表中标识符格式

①FullCAN的标准标识符表和独立标准标识符表。

要注意的是，每个FullCAN的标准标识符表和独立标准标识符表都必须按升序排列，即标识符1大于标识符O；否则，在AF中将引起表格错误而使接收过滤失败。表格格式如下：

②标准标识符范围表。标识符上边界和下边界（包括上下边界）之间的ID为允许通过ID。表格格式如下：

③独立扩展标识符表。1个独立扩展标识符占1个字，而且需要按升序排列。表格格式如下：

④扩展标识符范围表。它总是成对出现，占用2个字，因此合法的表格必须以偶数个字出现，而且必须按升序排列。表格格式如下：

2.3验收滤波器驱动程序的设计

根据以上说明，就可以设计验收滤波器的驱动程序了。以LPC2292为例来说明如何设计驱动程序。

假 定独立标准标识符有ID0和ID1两个，依次按升序排列，组标准帧标识符范围为ID2～ID3（ID2ID3）；独立扩展帧标识符有ID4和 ID5两个，升序排列，组扩展帧标识符范围为ID6～ID7（ID6ID7）。限于篇幅，这里只以少量ID为例。标准和扩展的独立ID的个数可以 增减；标准和扩展的帧ID范围组个数也可根据需要增减，比如可以有2个或2个以上的标准帧ID范围组。

3 结论

LPC2000系列ARM微控制器的CAN验收滤波器能够有效地屏蔽总线上不允许通过的报文，大大减轻了CPU的负担，在以CAN总线为通信网络的应用中发挥了很大的作用。