can5

[ Pobierz całość w formacie PDF ]
Magistrala CAN, część 5
Oprogramowanie interfejsu
SieÊ CAN sk³ada siÍ
oczywiúcie nie tylko
z†opisanego w†poprzedniej
czÍúci artyku³u interfejsu
magistrali. Interfejs jest po
prostu ³¹cznikiem pomiÍdzy
mikrosterownikiem czy
komputerem a†w³aúciw¹
magistral¹ CAN. Uk³ad,
szczegÛ³owo opisany przed
miesi¹cem, do prawid³owego
dzia³ania wymaga
oprogramowania steruj¹cego
i†to w³aúnie jest tematem tej
czÍúci publikacji.
Kaøda stacja lub wÍze³ syste-
mu magistrali CAN wymaga, poza
interfejsem magistrali, mikroste-
rownika lub komputera z†odpo-
wiednim programem. Do urucho-
mienia stacji, jej sprawdzenia i†ob-
s³ugiwania potrzeba dwÛch zesta-
wÛw programÛw: oprogramowania
operacyjnego i†oprogramowania
aplikacyjnego.
Program operacyjny wprowa-
dza ca³y system w†ruch i†zapew-
nia jego dzia³anie, a†takøe testuje
interfejs wraz z†mikrosterowni-
kiem lub komputerem. Taki test
wykazuje, czy sterowanie przez
mikrosterownik/komputer dzia³a
w³aúciwie, tak z†punktu widze-
nia sprzÍtowego, jak i†programo-
wego, oraz czy dane s¹ popra-
wnie przesy³ane do magistrali
CAN. Test wiÍc pomaga w†usta-
nowieniu prostej úcieøki ³¹cznoú-
ci pomiÍdzy dwoma lub kilkoma
wÍz³ami.
Oprogramowanie aplikacyjne
jest zwi¹zane ze szczegÛln¹ rol¹
mikrosterownika/komputera w†sie-
ci. Od niego zaleøy konkretne
zastosowanie stacji: rejestracja po-
miarÛw, sterowanie wyúwietla-
czem, transmisja czasu i†daty czy
jeszcze inne cele.
Do dzia³ania kaødego wÍz³a
jest wiÍc potrzebny szczegÛlny
program, odpowiedni do jego fun-
kcji. Na dzia³anie sieci sk³ada siÍ
suma wszystkich funkcji wykony-
wanych przez poszczegÛlne stacje.
Innymi s³owy, w†celu osi¹gniÍcia
oczekiwanych rezultatÛw prze-
strzennie rozmieszczona sieÊ mo-
øe byÊ sterowana i†monitorowana
jako ca³oúÊ.
Artyku³ publikujemy na pod-
stawie umowy z wydawc¹ mie-
siÍcznika "Elektor Electronics".
Program operacyjny
Programowanie sterownika
CAN podlega tym samym ogÛl-
nym zasadom, jak zewnÍtrznych
urz¹dzeÒ peryferyjnych:
- Funkcja sterownika jest sta³a
albo ustawiana (zaprogramowa-
na) przez zestawy danych zapi-
sywane w†Rejestrach Funkcji
Specjalnych (SFR).
- WewnÍtrzne SFR-y s¹ przez
mikrosterownik/komputer inter-
pretowane jako normalne adresy
pamiÍci w†zakresie zewnÍtrznej
RAM, pod ktÛrymi dane mog¹
byÊ wpisywane lub odczytywa-
ne. Oznacza to, øe mikrosterow-
Editorial items appearing on
pages 13..16 are the copyright
property of (C) Segment B.V., the
Netherlands, 1998 which reserves
all rights.
Elektronika Praktyczna 5/2000
13
nik/komputer nie wie, øe dzia³a
wraz ze sterownikiem CAN. Is-
totny z†jego punktu widzenia
i†dla oprogramowania aplikacyj-
nego jest jedynie dostÍp do
okreúlonych miejsc w†pamiÍci.
Zatem przy tworzeniu oprogra-
mowania aplikacyjnego dla ste-
rownika IC3 naleøy wykonaÊ
nastÍpuj¹ce zadania:
- ustaliÊ podstawowy adres selek-
cyjny dla sterownika SJA1000,
- zinterpretowaÊ wewnÍtrzne
ustawienia struktury SFR-Ûw
w†sterowniku,
- stworzyÊ procedurÍ
podstawowej inicjali-
zacji sterownika,
- stworzyÊ procedurÍ
dostarczania danych
do magistrali,
- stworzyÊ procedurÍ
odbioru danych z†ma-
gistrali CAN.
Opis realizacji tych
zadaÒ dla podstawowego
trybu CAN sterownika
zostanie przedstawiony
pokrÛtce w†nastÍpnych
paragrafach. Obszerniej-
sze i†bardziej szczegÛ³o-
we informacje moøna
znaleüÊ w†danych tech-
nicznych i†notach aplika-
cyjnych sterownika.
Znaczenie poszczegÛlnych kolumn
tabeli jest nastÍpuj¹ce:
1. W†pierwszej kolumnie, ad-
resÛw CAN, znajduj¹ siÍ wew-
nÍtrzne adresy odpowiednich
SFR-Ûw, do ktÛrych trzeba tylko
dodaÊ podstawowy adres wybo-
ru uk³adu. Jeøeli, na przyk³ad,
potrzebny jest dostÍp do rejes-
tru stanu sterownika, to do
wewnÍtrznego adresu SFR-a, wy-
nosz¹cego 2, trzeba dodaÊ
F000H. Jeøeli zatem wykonywa-
na jest na tym rejestrze operacja
odczytu lub zapisu, program
musi udostÍpniÊ adres F002H
w†zewnÍtrznej RAM. Od tego
momentu rejestr dzielnika syg-
na³u zegarowego bÍdzie dostÍp-
ny pod adresem F001FH
(=F000H+31D=F000H+1FH -
uwaga, uøyto dwÛch rÛønych
systemÛw liczbowych).
2. Druga kolumna pokazuje
podzia³ SFR-Ûw na trzy rÛøne
grupy: grupÍ sterowania, grupÍ
bufora nadawania i†grupÍ bufora
odbioru.
3. Sterownik funkcjonuje
w†dwÛch, sterowanych progra-
mem, trybach:
- w†trybie dzia³ania, bÍd¹cym nor-
malnym trybem pracy,
- w†trybie kasowania, bÍd¹cy try-
bem IC3 w†czasie kasowania
sprzÍtowego albo gdy bit kaso-
wania rejestru sterowania jest
ustawiony. Sterownik powraca
wtedy do normalnego trybu
dzia³ania.
Tryb kasowania jest potrzebny
do inicjalizacji sterownika, tylko
w†tym trybie bowiem mog¹ zostaÊ
ustawione niektÛre parametry
Ustalanie podstawowego
adresu selekcyjnego
DostÍp do uk³adu jest moøliwy
poprzez podstawowy adres selek-
cyjny (wyboru uk³adu). Poniewaø
sterownik IC3, w†podstawowym
trybie CAN, wymaga spÛjnego 32-
bajtowego zakresu adresÛw ze-
wnÍtrznych, a†w†trybie PeliCAN
jednego ze 128 bajtÛw, maksymal-
ny zakres zosta³ ustalony na 128
bajtÛw, aby nie wykluczaÊ moø-
liwoúci uøycia w†przysz³oúci try-
bu PeliCAN.
Stan niski na koÒcÛwce CS (3)
jest dla sterownika SJA1000 syg-
na³em zezwalaj¹cym. Oznacza to,
øe mikrosterownik/komputer musi
kodowaÊ adres uk³adu w†taki spo-
sÛb, aby w†spÛjnym zakresie ad-
resowym, nie mniejszym od 128
bajtÛw, wywo³aÊ sygna³ stanu nis-
kiego na koÒcÛwce 8†z³¹cza K3,
co umoøliwi sterownikowi CAN
przes³anie danych. Pierwszy taki
adres staje siÍ tak zwanym pod-
stawowym adresem wyboru chipu
sterownika. Gdy mikrosterownik
lub komputer siÍgnie do miesz-
cz¹cej siÍ w†tym zakresie adreso-
wym pozycji w†RAM, uzyskuje
bajt zawarty w†SFR sterownika
lub moøe do SFR wpisaÊ nowy
bajt. PrzyjÍto, øe podstawowym
adresem wyboru uk³adu sterowni-
ka SJ1000 jest F000H.
Rys. 1.
Struktura wewnÍtrzna
SFR
Najwaøniejsze SFR-y sterowni-
ka IC3 do pracy w†podstawowym
trybie CAN zestawiono w†tab. 6.
14
Elektronika Praktyczna 5/2000
dzia³ania. Zostaje wÛwczas usta-
wiony bit kasowania (sterownik
ustawia swÛj normalny tryb dzia-
³ania), po czym odpowiednie pa-
rametry mog¹ zostaÊ zmienione
i†bit kasowania jest wy³¹czony.
Sterownik podejmuje wtedy na
nowo dzia³anie ze zmienionymi
parametrami.
4. W†trzeciej i†czwartej kolum-
nie pokazano:
- funkcje rejestru,
- znaczenie wpisywanej w†trybie
dzia³ania zawartoúci rejestru,
- znaczenie odczytywanej zawar-
toúci rejestru.
5. W†pi¹tej i†szÛstej kolumnie
s¹ pokazane odnoúne dane rejes-
tru w†trybie kasowania.
Tworzenie procedury
przesy³ania danych
Jak juø wspomniano, wiÍkszoúÊ
zadaÒ, potrzebnych przy przesy-
³aniu danych, przejmuje sterow-
nik SJA1000. Wys³anie bajtu da-
nych do magistrali CAN wymaga
jedynie czterech czynnoúci:
- dostarczenia sterownikowi iden-
tyfikatora (ID) ramki, ktÛra ma
zostaÊ wys³ana,
- wskazania, ile naleøy wys³aÊ
bajtÛw (0..8) danych,
- okreúlenia, czy ramka jest ramk¹
zdalnego ø¹dania transmisji
(RTR),
- wpisania wymaganych bajtÛw
danych do bufora nadawania
w†sterowniku.
I†to wszystko! Reszta procesu
jest automatycznie wykonywana
przez sterownik CAN:
- zestawianie ramki,
- obliczanie sumy CRC (cyklicznej
kontroli nadmiarowej),
- do³¹czenie do ramki pozosta-
³ych pÛl,
- uzyskanie dostÍpu do magistrali,
- wys³anie ramki,
- sprawdzenie b³ÍdÛw.
Za poúrednictwem rejestru sta-
nu uøytkownik otrzymuje komu-
nikaty o†powodzeniu lub niepo-
wodzeniu transmisji.
Tab. 6. Wewnętrzne SFR−y sterownika, używane w podstawowym trybie działania
interfejsu CAN.
ADRES
SEGMENT
TRYB DZIAŁANIA TRYB KASOWANIA
CAN
Przyk³ad opisu SFR
o adresie 4
Tryb dzia³ania (normalne fun-
kcjonowanie sterownika):
- odczyt - chociaø odczyt tego
rejestru jest moøliwy, wyniki
odczytu nie s¹ uøyteczne, po-
niewaø zawsze odczytuje siÍ
wartoúÊ FFH.
- zapis - do rejestru nie moøna
niczego wpisaÊ.
Tryb kasowania (sterownik jest
w†trybie kasowania):
- odczyt - wynikiem odczytu z†re-
jestru jest kod akceptacji,
- zapis - do rejestru moøna wpi-
saÊ nowy kod akceptacji.
Z†tego przyk³adu widaÊ, øe
w†czasie normalnego dzia³ania
sterownika ten SFR nie ma spe-
cjalnej funkcji. Trzeba jednak
zwrÛciÊ uwagÍ na to, øe w†trybie
kasowania kod akceptacji, z†ktÛ-
rym sterownik funkcjonuje w†cza-
sie normalnego dzia³ania, jest
ustawiony.
WPIS
ODCZYT
WPIS
ODCZYT
0 stero− sterowanie sterowanie
stero−
wanie
sterowanie
sterowanie
1 wanie
(FFH)
rozkaz
(FFH)
(FFH)
2
stan
−
stan
−
3
przerwanie
−
przerwanie
−
4
(FFH)
−
kod akceptacji
kod akceptacji
5
(FFH)
−
maska akceptacji maska akceptacji
6
(FFH)
−
takt magistrali 0 takt magistrali 0
7
(FFH)
−
takt magistrali 1 takt magistrali 1
8
(FFH)
−
sterowanie wyj. sterowanie wyj.
9
test
test; uwaga 2
test
test; uwaga 2
10
bufor identyfikator identyfikator
(FFH)
−
nadawania (10 do 3) (10 do 3)
identyfikator identyfikator
11
(2 do 0)
(2 do 0)
(FFH)
−
RTR i DLC
RTR i DLC
12
bajt danych 1 bajt danych 1
(FFH)
−
13
bajt danych 2 bajt danych 2
(FFH)
−
14
bajt danych 3 bajt danych 3
(FFH)
−
15
bajt danych 4 bajt danych 4
(FFH)
−
16
bajt danych 5 bajt danych 5
(FFH)
−
17
bajt danych 6 bajt danych 6
(FFH)
−
18
bajt danych 7bajt danych 7
(FFH)
−
19
bajt danych 8 bajt danych 8
(FFH)
−
20
bufor identyfikator identyfikator
identyfikator
identyfikator
Tworzenie procedury
podstawowej inicjalizacji
Przed rozpoczÍciem pracy nad
t¹ procedur¹ niezbÍdne jest za-
poznanie siÍ z†not¹ aplikacyjn¹
sterownika SJA1000 (AN97076 -
dostÍpna w†Internecie). Na 23.
stronie tego dokumentu jest przy-
toczony schemat dzia³aÒ ze szcze-
gÛ³owymi komentarzami o†sposo-
bie inicjalizacji sterownika. Trze-
ba teø zapoznaÊ siÍ dok³adnie
z†opisem pojedynczego rejestru,
co pozwoli bez trudu dobieraÊ
parametry zgodnie z†indywidual-
nymi potrzebami.
odbioru (10 do 3)
(10 do 3)
(10 do 3)
(10 do 3)
identyfikator identyfikator
identyfikator
identyfikator
21
(2 do 0)
(2 do 0)
(2 do 0)
(2 do 0)
RTR i DLC
RTR i DLC
RTR i DLC
RTR i DLC
22
bajt danych 1 bajt danych 1
bajt danych 1
bajt danych 1
23
bajt danych 2 bajt danych 2
bajt danych 2
bajt danych 2
24
bajt danych 3 bajt danych 3
bajt danych 3
bajt danych 3
25
bajt danych 4 bajt danych 4
bajt danych 4
bajt danych 4
26
bajt danych 5 bajt danych 5
bajt danych 5
bajt danych 5
27
bajt danych 6 bajt danych 6
bajt danych 6
bajt danych 6
28
bajt danych 7bajt danych 7 bajt danych 7 bajt danych 7
29
bajt danych 8 bajt danych 8
bajt danych 8
bajt danych 8
30
(FFH)
−
(FFH)
−
dzielnik
dzielnik
dzielnik
dzielnik
31
sygnału
sygnału
sygnału
sygnału
zegarowego zegarowego
zegarowego
zegarowego
Elektronika Praktyczna 5/2000
15
bufor
nadawania
bufor
odbioru
Tworzenie procedury
odbioru danych
Przy odbiorze danych sterow-
nik SJA1000 takøe przejmuje wiÍk-
szoúÊ zadaÒ, czyli odbiera dane
niemal ca³kowicie automatycznie.
Sterownik przetwarza odebrane
ramki i†wpisuje zawarte w†nich
potrzebne informacje do sekcji
wykrywania b³ÍdÛw i†filtru akcep-
tacji w†jego RXFIFO. Jeøeli filtr
akceptacji jest wy³¹czony, ocenia-
na jest kaøda odebrana ramka.
W†RXFIFO s¹ zapisywane kolejne
dane z†kaødej ramki (tab. 6, adresy
20..29):
- identyfikator ramki,
- bit zdalnego ø¹dania transmisji
(RTR),
- kod d³ugoúci danych (DLC),
- bajty danych uøytecznych.
PojemnoúÊ wewnÍtrznej pamiÍ-
ci odbiorczej FIFO w†IC3 wynosi
dok³adnie 64 bajty. Liczba ramek,
ktÛre mog¹ byÊ przechowywane
w†pamiÍci interfejsu, zaleøy od
rozmiaru ramki, a†przede wszys-
tkim od kodu d³ugoúci danych.
Okienkiem bufora odbioru (tab.
6, adresy 20..29), ktÛre moøe byÊ
czytane przez uøytkownika, jest
to, co zostaje przesuniÍte do
okienka przez RXFIFO. Sk³ada
siÍ z†w³aúnie odebranego zespo³u
danych (ramka komunikatu), ktÛ-
re uøytkownik moøe przetwarzaÊ
za pomoc¹ programu. £¹cznoúÊ
pomiÍdzy SJA1000 a†mikrosterow-
nikiem/komputerem w†trybie od-
bioru moøe przybieraÊ dwie for-
my:
-
Sterowanie przerwaniami.
Gdy
sterownik otrzyma pozbawion¹
b³ÍdÛw, kompletn¹ ramkÍ, ini-
cjuje przerwanie w†mikrosterow-
niku poprzez jego koÒcÛwkÍ 16
(INT). Wywo³uje to natychmias-
tow¹ reakcjÍ mikrosterownika/
komputera na otrzymany komu-
nikat, ktÛry moøe niezw³ocznie
zostaÊ odczytany za poúrednic-
twem sterownika.
-
Operacja odpytywania (polling).
Przy tym rodzaju operacji bit
stanu bufora odbioru w†rejestrze
stanu sterownika jest nieustan-
nie odpytywany przez mikroste-
rownik/komputer. Gdy bit ten
jest ustawiony, co sygnalizuje
poprawne odebranie przez ste-
rownik co najmniej jednego ko-
munikatu, program odczytuje
ramkÍ i†stosownie j¹ przetwarza.
Rys. 2.
Po odczytaniu komunikatu
program aplikacyjny ponownie
udziela zezwolenia okienku bu-
fora odbioru, potwierdzaj¹c, øe
otrzymany komunikat zosta³ ode-
brany i†przetworzony. Okienko
odbiorcze jest wiÍc gotowe do
odbioru z†RXFIFO nastÍpnej ram-
ki. W†ten sposÛb program apli-
kacyjny jest informowany o†prze-
tworzeniu kolejnych ramek. Trze-
ba jeszcze wspomnieÊ o†dwÛch
sprawach:
- Niezw³ocznie po odczytaniu
i†przetworzeniu ramki (komuni-
katu) okienko bufora odbioru
musi zostaÊ zwolnione przez
ìrozkaz zwolnienia bufora od-
bioruî, aby sterownik mÛg³ do
okienka przesu-
n¹Ê nastÍpny
komunikat. Je-
øeli rozkaz ten
nie zostanie wy-
dany, to ten
sam komunikat
bÍdzie nieustan-
nie przetwarza-
ny powoduj¹c
przepe³nienie
RXFIFO, ponie-
waø nie bÍd¹
przesuwane na-
stÍpne odbiera-
ne ramki.
- Gdy czÍstoúÊ
ramek jest du-
øa, i†wiele ra-
mek jest wysy-
³anych jedna za
drug¹, a†kolejne
rozkazy mog¹
byÊ przesuwane niedostatecznie
sprawnie, powstaje ryzyko szyb-
kiego przepe³nienia RXFIFO.
Wobec takiego niebezpieczeÒs-
twa, trzeba uøyÊ odpowiednio
szybkiego mikrosterownika/
komputera z†wysokiej jakoúci
oprogramowaniem. Przepe³nie-
nie RXFIFO jest sygnalizowane
przez sterownik ustawieniem
bitu b³Ídu, czyli bitu przepe³-
nienia danych w†rejestrze sta-
nu. Komunikat, ktÛry mia³ zo-
staÊ przesuniÍty do RXFIFO (i
ktÛry wywo³a³ przepe³nienie),
zostaje wtedy skasowany i†stra-
cony.
EE
16
Elektronika Praktyczna 5/2000
[ Pobierz całość w formacie PDF ]