3.3 CAN應(yīng)用層協(xié)議
　　CAN總線協(xié)議對(duì)應(yīng)于ISO/OSI模型的物理層和鏈路層，沒(méi)有包括其他的層次。CAN的高層協(xié)議是在CAN現(xiàn)有的協(xié)議（物理層和鏈路層）上實(shí)現(xiàn)的。CAN作為一種小型的測(cè)控網(wǎng)絡(luò)， 不涉及到路由選擇，同時(shí)為了減少層間轉(zhuǎn)換的復(fù)雜性，一般高層的協(xié)議只采用應(yīng)用層。這樣在應(yīng)用時(shí)，CAN實(shí)際就有了三層協(xié)議。應(yīng)用層的報(bào)文對(duì)于鏈路層來(lái)講認(rèn)為是數(shù)據(jù)，而真正需要傳送的數(shù)據(jù)是封裝在應(yīng)用層報(bào)文中的。采用的應(yīng)用層協(xié)議一般有標(biāo)準(zhǔn)（例如DeviceNet，SDS等）和自定義（根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)而定）的兩種。 筆者根據(jù)實(shí)際情況自定義了應(yīng)用層協(xié)議， 應(yīng)用層報(bào)文的詳細(xì)定義這里不再詳述。
　　
　　4. 通訊模塊的硬件實(shí)現(xiàn)
　　監(jiān)測(cè)單元部分通訊模塊實(shí)現(xiàn)CAN協(xié)議的控制器選用SJA1000，它是PCA82C200的替代產(chǎn)品，同時(shí)支持CAN2.0A和CAN2.0B協(xié)議，位速率可達(dá)1Mb/s。具有擴(kuò)展的接收緩沖器、完善的錯(cuò)誤檢測(cè)機(jī)制、擴(kuò)展的驗(yàn)收濾波器以及錯(cuò)誤累計(jì)到一定時(shí)就脫離總線等特征。
　　硬件的設(shè)計(jì)并不復(fù)雜?？梢詫JA1000和PCA82C250的應(yīng)用文檔上的典型電路移植到80C196KC微控制器上（80C196KC采用8位數(shù)據(jù)總線模式），但在設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)該注意以下幾點(diǎn)：①SJA1000與外部ROM，RAM統(tǒng)一編址，微控制器對(duì)它的存取操作就像對(duì)RAM操作一樣（區(qū)別在于有的SJA1000寄存器有的不可讀，有的不可寫）。②總線的連接電纜一般使用雙絞線，對(duì)抗干擾要求較高可以使用屏蔽雙絞線，或者光纖。電纜線徑與傳輸距離、節(jié)點(diǎn)數(shù)目有關(guān)，傳輸距離變長(zhǎng)或節(jié)點(diǎn)數(shù)目增加，電纜線徑也要相應(yīng)增加，同時(shí)終端匹配電阻（一
　　般為120Ω）。也要增大。③SJA1000控制器RX1引腳要接0.5V，以便形成正確的電平邏輯。 PCA82C250的Vref引腳可提供0.5V的電壓輸出，因此在不加光隔的測(cè)試系統(tǒng)中，可直接將RX1引腳接Vref引腳，以簡(jiǎn)化電路設(shè)計(jì)。④SJA1000有中斷產(chǎn)生時(shí)，引腳INT產(chǎn)生的是一個(gè)高電平到低電平的跳變，文檔中給出的是和80C51（它的外中斷0可以是下降沿或低電平有效）接口的，因此兩個(gè)引腳可以直接相接。而80C196KC的EXTINT1引腳是上升沿有效，故在兩個(gè)引腳之間要加一個(gè)反相器。
　　
　　5 通訊模塊的軟件實(shí)現(xiàn)
　　軟件是通訊模塊設(shè)計(jì)的核心，與一般使用高級(jí)語(yǔ)言編寫的軟件不同的是嵌入式系統(tǒng)的軟件要和硬件直接打交道，是對(duì)硬件直接操作，因此對(duì)硬件要熟練掌握才能編寫出實(shí)用的代碼。
　　SJA1000控制器寄存器數(shù)量眾多，幸運(yùn)的是許多文章對(duì)它們的用法都作了介紹，有的還給出了其具體的代碼，筆者只簡(jiǎn)單介紹一下驗(yàn)收濾波寄存器。使用驗(yàn)收濾波器，可以使監(jiān)測(cè)單元只接收需要的幀，屏蔽不需要的。這里的應(yīng)用是將驗(yàn)收濾波器配置成雙濾波方式，即控制器只接收目的地址與監(jiān)測(cè)單元地址相符的或者與監(jiān)測(cè)單元廣播地址相符的幀，從而節(jié)約監(jiān)測(cè)單元的資源。
　　下面即以監(jiān)測(cè)單元的發(fā)送為例，簡(jiǎn)述通訊模塊軟件的設(shè)計(jì)思路。當(dāng)監(jiān)測(cè)單元有數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)（如絕緣數(shù)據(jù)），可通過(guò)下列步驟完成發(fā)送的全過(guò)程：①將數(shù)據(jù)按應(yīng)用層報(bào)文的格式進(jìn)行封裝。 ②應(yīng)用層報(bào)文相對(duì)鏈路層來(lái)講是鏈路層的數(shù)據(jù)，在鏈路層把應(yīng)用層的報(bào)文按照SJA1000的CAN幀的格式進(jìn)行拆分。CAN每次只能傳送8個(gè)有效字節(jié)，在拆分時(shí)按照上文的標(biāo)識(shí)符定義，將報(bào)文拆成有序的CAN幀，這樣接受的一方就能按照標(biāo)識(shí)符將一系列屬于同一應(yīng)用層報(bào)文的幀進(jìn)行拆封。③把已拆分好的CAN幀按照標(biāo)識(shí)符定義的幀序數(shù)發(fā)送出去。發(fā)送一幀之前需要檢查SJA1000控制器狀態(tài)寄存器（SR）的狀態(tài)，這包括檢查控制器發(fā)送狀態(tài)，接收狀態(tài)以及發(fā)送緩沖器鎖定狀態(tài)，當(dāng)控制器處于空閑狀態(tài)（不在發(fā)送狀態(tài)、不在接收狀態(tài)并且發(fā)送緩沖器被釋放），就將需發(fā)送的幀寫入發(fā)送緩沖區(qū)并啟動(dòng)發(fā)送。發(fā)送下一幀重復(fù)執(zhí)行以上過(guò)程即可。
　　接受過(guò)程執(zhí)行與發(fā)送過(guò)程相反的操作，可以簡(jiǎn)述為：接受CAN幀；拆封CAN幀為應(yīng)用層報(bào)文；解析報(bào)文得到數(shù)據(jù)。
　　6. CAN控制器異常情況的處理
　　SJA1000控制器在長(zhǎng)期工作中，由于內(nèi)在及外在的因素不可避免的會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤，從而使控制器不能正常工作。為了控制器能夠長(zhǎng)期正常工作，使控制器從錯(cuò)誤中恢復(fù)過(guò)來(lái)。控制器提供了相應(yīng)的寄存器來(lái)進(jìn)行錯(cuò)誤的分析和診斷，這包括接收（發(fā)送）錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器、錯(cuò)誤報(bào)警限制寄存器、錯(cuò)誤代碼捕捉寄存器、仲裁丟失捕捉寄存器以及狀態(tài)寄存器的幾位。同時(shí)中斷寄存器的幾位用來(lái)報(bào)告產(chǎn)生的錯(cuò)誤，由程序?qū)﹀e(cuò)誤進(jìn)行處理。這些寄存器具體的定義可參閱相關(guān)文獻(xiàn)。