基于Infineon单片机的CAN网关研究

文章摘要：该单片机MultiCAN模块拥有多达128个信息对象,所有的CAN节点共享有这些信息对象，每个对象都可独立地分配给MultiCAN模块内任1个CAN节点。每个CAN节点都有1个相应的双向信息对象列表，通过这个列表来管理该节点的信息对象，每个CAN节点只能把CAN信息储存在位于自身列表中的信息对象中。3.2 CAN网关软件设计3.2.1 PC端网关配置软件利用MFC编写PC端网关配置软件。PC机通过异步串行通信接口连接到网关设备，对其进行配置，配置即时生效。其配置界面如图3所示。Visual C++提供了一种好用的ActiveX控件MSComm(Microsoft Communications

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　　该单片机MultiCAN模块拥有多达128个信息对象,所有的CAN节点共享有这些信息对象，每个对象都可独立地分配给MultiCAN模块内任1个CAN节点。每个CAN节点都有1个相应的双向信息对象列表，通过这个列表来管理该节点的信息对象，每个CAN节点只能把CAN信息储存在位于自身列表中的信息对象中。

　　3.2  CAN网关软件设计

　　3.2.1 PC端网关配置软件

　　利用MFC编写PC端网关配置软件。PC机通过异步串行通信接口连接到网关设备，对其进行配置，配置即时生效。其配置界面如图3所示。

　　Visual C++提供了一种好用的ActiveX控件MSComm(Microsoft Communications Control)来支持应用程序对串口的访问，在应用程序中插入MSComm控件后,可以方便地通过PC机串口实现数据收发。

　　在PC端网关配置软件里配置串口、网关通道使能、网关路由、验收过滤器等内容，然后点击“下载到网关设备”按钮，完成配置工作。

　　3.2.2 MultiCAN模块初始化

　　在网关设备接收到来自串口的配置数据后，解析该配置数据，随后启动单片机MultiCAN模块初始化，主要包括CAN节点初始化和信息对象初始化。

　　CAN节点初始化的主要任务有:将单片机对应引脚定义为CAN输入/输出引脚、定义通信波特率，根据接收到的配置信息在信息对象列表内增加信息对象。

　　信息对象初始化的主要任务有：配置信息对象属性、ID、帧类型、优先级、定义数据长度、数据传输方向，同时需要配置屏蔽寄存器,以决定信息对象的滤波方案。

　　在初始化时，需要注意对节点控制寄存器NCR的CCE和INIT位域的置位和复位设置，以及信息对象控制寄存器MOCTRn的MSGVAL位域的置位和复位设置。

　　3.3 网关数据交换过程

　　接收数据帧的网关方称为“源”，通过网关发送数据帧的网关方，称为“目标”。网关数据交换过程如图4所示。

　　首先经过接收过滤后，目标信息对象由源信息对象MOFGPRn寄存器内CUR位域寻址。源信息对象MOFCRn寄存器的位域IDC、DLCC、DATC分别控制是否复制所接收数据帧的ID、数据长度、数据字节到目标信息对象中，位域GDFS决定在完成数据复制过程之后，是否置位目标信息对象的发送请求标志。到达源节点的匹配数据帧，被自动复制到目标信息对象中。在复制数据帧之后，目标信息对象的TXRQ、NEWDAT、RXPND被置位，网关源方接收的数据帧自动在目标方上发送，完成网关数据交换过程。

　　3.4 CAN网关功能测试

　　德国IXXAT公司的USB-to-CAN compact是一种经济型智能接口，是标准的USB-CAN接口板卡。配合CanAnalyser分析软件便成为一种高效、便捷、灵活的CAN应用领域分析和开发工具。

　　本CAN网关设备应用基于CANopen协议的某监控系统。经测试，该网关设备可及时转发CANopen协议的SDO、PDO、NMT、Heartbeat消息等报文，网关通信状况运行良好,设备符合CAN规范2.0A(11位CAN标识符)和2.0B（29位CAN标识符），可用于各种不同的高层CAN协议:CANOpen、SDS、J1939、DeviceNet或其他定制的协议。

　　与其他类似网关设计不同[6]，在网关某一通道接收CAN信息之后，并没有产生MCU中断，无需MCU做出路由判断和转发处理。整个接收和转发过程中，延时较短，提高了网关运行速度和转发速率。

　　本设计采用Infineon XC2000系列单片机，可实现多个CAN网络的连接。该网关具有4个通信端口，可迅速增加节点数目。因此在提供自由的布线方式的同时，也解除了系统总线上CAN收发器最大节点数驱动限制。结合PC端网关配置软件的使用，可以快速配置相应的CAN路由功能和信息过滤器。每个端口还具备检测总线活动功能及总线故障指示灯，方便观察CAN总线网络工作状态。

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