如何利用英创ARM9嵌入式主板快速构建双CAN接口的方案

CAN（Controller Area Network）即控制器局域网，由于具有高性能、高可靠性以及简单的网络结构，在工业系统中越来越受到人们的重视，并迅速成为了目前国际上应用最广泛的现场总线之一。

英创提供的EM9000系列ARM9嵌入式主板，包括EM9000、EM9260、EM9360等多种型号，都预装了正版WinCE操作系统，且带有标准CAN通讯接口。与板上其他标准通讯接口一样，英创公司为所有EM9000系列嵌入式主板的CAN接口配置了标准的WinCE流式驱动程序，应用程序可以通过打开文件的进行读写的标准方式实现对CAN总线接口的数据通讯。本文侧重于介绍CAN通讯接口，下面以EM9000嵌入式主板为例，介绍如何利用英创的ARM9嵌入式主板快速构建双CAN接口的方案。

硬件组成

英创提供的系列ARM9嵌入式主板，除EM9160嵌入式主板外，所有的ARM9主板上均可直接支持一个CAN接口。ETA701是英创公司提供的基于ISA总线扩展的一个CAN模块，可以通过ISA总线外接一个ETA701模块，即可构成一个双CAN系统。

EM9000嵌入式主板和ETA701模块提供的CAN均采用了PHILIPS半导体公司的SJA1000T CAN总线控制器，SJA1000是一款独立的控制器，主要用于汽车和一般工业环境中的控制器局域网络（CAN）芯片。它是PHILIPS半导体PCA82C200 CAN控制器(BasicCAN)的替代产品，而且它增加了一种新的工作模式(PeliCAN)，这种模式支持具有很多新特性的CAN 2.0B协议。

EM9000嵌入式主板和ETA701模块的CAN通讯接口可提供高达1Mbps的数据传输速率，当采用5Kbps的的数据传输速率时其通讯距离最高可达到10KM。硬件的错误检定特性也增强了CAN的抗电磁干扰能力，这给数据的远程可靠传输提供了有利保证。

在EM9000嵌入式主板和ETA701模块的CAN通讯接口根据用户的需要分为两种：一种带光电隔离，一种不带光电隔离。带光电隔离CAN总线通讯模块的CAN收发器端的所有信号和电源与其它部分完全隔离，可承受至少1Kv(有效值)的电压冲击。

CAN接口驱动函数

一、CAN报文的帧格式

在CAN2.0B中存在两种不同的帧格式，其主要的区别在于标识符的长度，具有11位标识符的帧称为标准帧，而包括有29位标识符的帧称为扩展帧。下面分别介绍数据帧的格式。

1、CAN2.0B标准帧

CAN标准帧信息为11个字节，包括两部分：信息和数据部分。前3个字节为信息部分，如图所示：

注：

1、字节1为帧信息。D7位表示帧格式，在标准帧中，FF=0；D6位表示帧的类型，RTR=0表示为数据帧，RTR=1表示为远程帧，在一般的数据通讯中，只使用数据帧；DLC表示数据帧实际的数据长度。

2、字节2、字节3为报文识别码，11位有效。

3、字节4～字节11为数据帧的实际数据，远程帧时无效。

2、CAN2.0B扩展帧

CAN标准帧信息为13个字节，包括两部分：信息和数据部分。前5个字节为信息部分，如图所示：

注：

1、字节1为帧信息。D7位表示帧格式，在扩展帧中，FF=1；D6位表示帧的类型，RTR=0表示为数据帧，RTR=1表示为远程帧；DLC表示数据帧实际的数据长度。

2、字节2～字节5为报文识别码，29位有效。

3、字节6～字节13为数据帧的实际数据，远程帧时无效。

二、启动CAN通讯接口

英创公司提供的CAN通讯接口的驱动程序采用的是WinCE下流式驱动程序（Stream Device Driver），并在此驱动程序的基础上为客户封装了一套简单实用的API函数。各个函数的定义在can_api.h文件下，在该头文件中对于各个API函数均有相应的中文说明。

作为流式接口函数通常和文件系统的API函数（如CreateFile）紧密匹配的，因此在使用英创提供的CAN接口的API函数时，首先需要调用CreateFile(…)来获取CAN接口设备的句柄handle，如使用CAN1通讯口，可以调用以下函数：

m_hCAN=CreateFile(_T(“CAN1:”), GENERIC_READ|GENERIC_WRITE, 0,NULL, OPEN_EXISTING, 0, NULL);

对于CAN2通讯接口，只需将其中的名称换成 _T（“CAN2:”）即可。在创建CAN设备得到有效的handle之后，就可以调用can_api.h中定义的相应函数来启动CAN设备接口。

BOOL CAN_StartChip (HANDLE hDevice);

至此CAN通讯接口进入工作模式。

三、设置CAN通讯接口参数

在进行CAN数据通讯之前，需要设置和CAN通讯相关的一些参数，包括CAN通讯的波特率设置以及对接收过滤器的设置。

BOOL CAN_SetBaudRate(HANDLE hDevice, BYTE *index);

// 用于设置CAN通讯的波特率，波特率的设置范围包括：10kbps~1Mbps。具体的定义请参见can_api.h文件中的注释说明

通过配置接收过滤器，CAN通讯接口可以实现只接收标识符也接收过滤器预设值相一致的报文。接收过滤器由接收码寄存器ACRn和接收屏蔽码寄存器AMRn来定义的，还可以选择两种不同的过滤器模式，单过滤器模式或者双过滤器模式。关于ACR、AMR中各位的定义，请参见SJA1000的数据手册，这里就不再赘述。在英创提供的API函数中，用户可以调用以下函数来实现接收过滤器的设置：

BOOL CAN_SetGlobalAcceptanceFilter( HANDLE hDevice, BYTE *AcceptanceFilter, BYTE size)

四、CAN通讯接口的数据收发

在英创公司提供的双CAN方案中，CAN通讯的数据收发均采用的中断方式，驱动程序中已自动完成了数据的收发，以及内部定义的CAN接收缓冲区和发送缓冲区的管理。对于用户开发应用程序来说，只需要调用英创公司提供的CAN通讯API函数中的收发函数即可。下图为CAN驱动程序的数据流和事件的关系图。

在进行CAN通讯应用程序的开发时，对于CAN通讯数据接收线程可以采用两种方式：一种可以采用定时查询，即定时调用函数CAN_GetNextReceivedFrame( …)检测是否有接收到CAN报文数据；一种可以利用操作系统的消息机制，采用事件响应的方式，一旦硬件接收的数据报文，底层的驱动接收程序会自动读取报文，同时发送一个接收事件。作为应用程序的接收线程在等待到该事件后，调用CAN_GetNextReceivedFrame（…）即可进行CAN数据报文的读取。需要注意的是函数CAN_GetNextReceivedFrame每执行一次，只是读取了一帧CAN数据报文，如果在应用程序中需要将最新的数据全部读出，只需反复调用该函数，直到该函数的返回值为FALSE。

接收线程部分代码：

DWORD CEM9000_CAN::ReadThreadFunc( LPVOID lparam )

{

CEM9000_CAN *ceCAN = (CEM9000_CAN*)lparam;

BOOL bResult;

while( 1 )

{

if(WaitForSingleObject(ceCAN->m_hReadCloseEvent,0 )==WAIT_OBJECT_0 )

{

break;

}

// 等待接收事件触发，使用以下代码

WaitForSingleObject( ceCAN->m_hRxEvent, INFINITE );

// 若采用定时查询，则调用Sleep(..)即可，Sleep的时间由应用程序确定

// Sleep( 50 );

ceCAN->m_nRxCounter = 0；

for( ; ; )

{

// 读取已接收的所有数据帧

bResult=CAN_GetNextReceivedFrame(ceCAN->m_hCAN,

&ceCAN->RxMFrame[ceCAN->m_nRxCounter] );

if( !bResult )

{

break;

}

ceCAN->m_nRxCounter++;

}

if(ceCAN->m_nRxCounter>0 )

{

// 调用回调函数，进行必要的数据处理

ceCAN->OnRead( ceCAN->m_pCANOwner );

}

}

return 0;

}

CAN数据报文的发送比较简单，应用程序直接调用函数CAN_SendFrame（…）即可。

英创公司针对CAN总线的应用提供图形化的测试程序，用户可以直接利用该程序进行CAN接口通讯基本收发测试。EM9000下的测试界面如下图所示：