您现在的位置:融合网首页 > 芯片 > 技术 >

基于CAN的程序下载器与通讯调试器设计

来源:未知 作者:张立美 责任编辑:admin 发表时间:2011-03-03 13:37 
核心提示:我们在使用此系列产品的过程中,针对其应用普遍但编程器较少的特点,开发了一款基于T89C51CC01CA芯片的CAN程序下载和CAN节点调试器,它既能对同类单片机进行编程,又能通过CAN总线对具有CAN通讯功能的设备进行调试。

1. 引言

在电子产品的各种通讯方式中,CAN(Controller Area Network)总线以其高可靠性、实时性、传输距离远的特点得到广泛的应用,已经成为许多高档汽车(如奔驰、宝马等)车电系统的总线标准。于是出现了许多内部集成CAN控制器的单片机,如Atmel公司的T89C51CC0X系列单片机就是其中性价比较高的一款,它具有丰富的内部资源,支持CAN方式的在线编程。我们在使用此系列产品的过程中,针对其应用普遍但编程器较少的特点,开发了一款基于T89C51CC01CA芯片的CAN程序下载和CAN节点调试器,它既能对同类单片机进行编程,又能通过CAN总线对具有CAN通讯功能的设备进行调试。

2. 系统结构框图

2.1  系统原理框图。如图1所示,PC机通过高速的USB方式或低速的UART方式连接到下载调试器上,下载调试器将PC的消息封装成CAN命令帧的形式转发,完成下载功能或CAN节点调试功能。
 
2.2  调试器框图。如图1所示,当使用CAN调试器功能时,在CAN总线上可以挂接多个设备。CAN调试器作为一个智能终端,参与总线的运行。
2.3下载器原理框图。如图2所示,当使用下载器功能时,用户可以选择CAN下载方式或串口下载方式,但为了保证下载的正确性,每次只允许连接一个从设备。

3. 下载调试器硬件

下载调试器连接PC机和CAN总线上的节点,完成数据流格式的转换,并且利用内部的RAM空间对上/下行数据流的速度进行缓冲匹配。整个硬件主要分成四个部分:主控器件、通讯转换芯片、功能控制部分和电源部分。硬件框图和电路图分别为图3和图4。

3.1 主控器件

主控芯片为Atmel公司的T89C51CC01芯片,该芯片采用51内核技术,与其它单片机相比具有很多的优势:

丰富的内部资源: 32Kbytes 片内Flash、 256bytes片内RAM、 1Kbytes片内XRAM、2Kbytes片内EEPROM、2Kbytes片内程序引导区、八通道10位AD等。

内部集成完全支持V2.0A/V2.0B标准的CAN控制器,该控制器具有15个独立的邮箱,每个邮箱具有多种工作模式。消息的接收、发送、校验过程完全通过硬件来完成,不需要用户的干预。

片内程序引导区支持ISP(In-Systerm Programming)和IAP(In-Application Programming)功能,使程序下载变得非常容易。

3.2 通讯转换芯片

下载调试器与PC机的接口芯片为PL2303,它完全支持USB协议V1.1,能够自动完成USB数据格式和UART数据格式间的转换。并且为了匹配两种方式的速度,该芯片分别为上传和下传的数据流配置了256字节的RAM。CAN总线的驱动芯片为ATA6660,它将TTL电平转换为差分信号输出,在通讯距离达到10km时,传输速率仍可达到50kbit/s。

3.3 控制电路

控制电路主要有三个功能:下载器功能或调试器功能选择,串口下载方式或CAN下载方式选择,硬件复位条件控制。           

4. 编程器功能

4.1 编程对象

编程器的主要服务对象为一系列支持CAN下载或串口下载的器件,如T89C51CC01/02/03等。T89C51CC01在保留51系列并行下载方式的基础上,又扩展了串口UART或CAN 的ISP(在线)下载方式。 T89C51CC01有两个系列,T89C51CC01UA芯片的程序引导区在生产时固化了UART引导程序,支持UART方式的在线下载功能;T89C51CC01CA芯片的程序引导区固化了CAN引导程序,支持CAN总线方式的在线下载功能。本文以CAN下载方式为例介绍下载原理。为了表达的方便,将用户的PC机称为主机,被编程的器件称为从机。

4.2  T89C51CC01CA芯片的程序引导区

T89C51CC01CA芯片内部有2Kbytes的程序引导区,分成3个部分:ISP通讯管理、函数调用管理、Flash存储器管理。“ISP通讯管理”部分管理从机引导程序区和编程器间的通讯,对编程器的串行数据流进行解释并转换为对从机Flash存储器的访问;“函数调用管理”为IAP提供各种函数;“Flash存储器管理”执行对从机Flash存储器底层的读、写操作。

4.3 编程流程

从机中固化的驱动程序遵守CAN2.0A标准帧协议格式,数据帧的11位标识符用来对目标器件和目标器件的寄存器寻址。因此将标识符的高8位作为基地址,用来区分不同的器件;将标识符的低3位作为偏移地址,用来代表不同的命令。
编程器首先发送偏移地址为0的数据帧,进行通讯初始;接着编程器发送偏移地址为1的数据帧,选择编程区域(Flash或EEPROM),并设置编程的起始和结束位置;从机发回应答消息后,编程器通过偏移地址为2的数据帧连续发送编程数据;一个数据块发送完毕后,编程器继续选择需要编程的区域,直到完成整个写数据任务;此后编程器发送偏移地址为3的数据帧读取从机Flash或EEPROM中的数据,完成数据校验的任务。编程器也可以发送偏移地址为4或5的数据帧对一些配置字节进行修改。

5.CAN调试器功能

本设计的另一个重要功能是作为调试器使用,对具有CAN功能的节点进行通讯调试。主机通过高速的USB口与调试器通讯,调试器将主机的数据流封装成具有CAN2.0A或CAN2.0B格式的命令帧,再由CAN控制器发送到总线上;而接收到的报文经过相反的数据转换过程传回到主机上。

主机的CAN调试界面用VB程序编写的,分通用功能界面和面向应用的CAN总线调试界面两个部分。两种功能的侧重点不同,前一种主要用于节点的初期调试,重点在于实现节点间的通讯连接和节点状态测试;后一种用于实现具体的任务,重点在于节点间任务分配和全局时序响应。两个部分在功能上相互补充,满足不同层次的需要。

5.1   CAN总线调试器的通用功能界面设计

CAN总线调试器的通用功能用来监测总线的状态、测试新的命令和接收不同节点的消息帧。例如当CAN总线上加入新的节点或总线出现故障时,可以用这种方式进行调试。如图7所示,用户根据具体的应用要求任意设置CAN的帧结构中的仲裁域、控制域和数据域中的所有位的值,发送各种命令帧;也可以加入报文过滤器,有选择的接收相关的消息帧。
此种方式的主要功能为:

改变IDE位的值,选择发送标准帧或扩展帧;

改变仲裁域中基本ID和扩展ID的值,将命令帧发送到CAN总线上的不同节点;

修改RTR位的值,选择发送数据帧或远程帧;

改变数据长度,发送不同长度的数据帧;

改变通讯速率,测试通讯的可靠性,寻求速率和距离的最优解决方案;

改变报文过滤器的值,接收特定ID范围内的消息帧,并实时显示;

显示各种状态值,对总线的健康状态进行评估;

将接收到的消息帧保存在用户指定的文件中,方便对数据的后期的分析处理; 

5.2  面向应用的CAN总线调试器界面设计

该方式面向用户的实际工程,根据任务的要求为CAN的帧结构中的各种域赋予明确的意义,例如ID码中就可以包含优先级、源器件地址和目标器件地址等。这种方式的重点是系统级任务的实现,因此将调试器作为总线上的智能节点,既能接收其它节点的报文,又能对其它节点发出命令,从而完全具备实际节点的所有功能,满足整个系统的时序要求。

为了使界面具有很好的可读性,将复杂的CAN消息的数字表达方式文字化,即用户对命令或报文过滤器内容设置完成后,可以为命令或报文过滤器指定一个名字。各种报文的发送和接收都以用户定义的文字来表示,程序自动在文字与CAN的帧结构间转换,从而具有很好的可读性。这种方式下的特点为:   

系统配置文件的管理。每个工程的命令帧、报文过滤器的设置和接收的数据被保存在独立的配置文件中,通过“文件”菜单可以打开、保存和关闭工程的配置文件,而且可以在编辑当前工程配置文件的基础上生成新工程的配置文件,简化新工程的开发步骤。

命令管理。在“发送命令”区显示了已经定义的命令,这些命令都以用户定义的名字表示,可以通过命令按钮添加、修改、删除命令,进行命令的后期维护。

报文过滤。在“接收设置”区显示了用户可以接收的报文的ID,这些ID范围之外的报文将被屏蔽。通过命令按钮可以添加、修改、删除ID,并且在设置接收过滤的时候,可以指定接到报文后系统自动回复的消息内容,增加了软件的灵活性。

6. 结束语

本设计将编程器和CAN总线调试器集成到同一个器件中,开发了相应的操作软件,提高了器件的使用范围和方便性。随着CAN总线的广泛应用,以及CAN下载方式的推广,这项技术也将得到进一步推广。

(责任编辑:admin)
    • “扫一扫”关注融合网微信号

    免责声明:我方仅为合法的第三方企业注册用户所发布的内容提供存储空间,融合网不对其发布的内容提供任何形式的保证:不保证内容满足您的要求,不保证融合网的服务不会中断。因网络状况、通讯线路、第三方网站或管理部门的要求等任何原因而导致您不能正常使用融合网,融合网不承担任何法律责任。

    第三方企业注册用户在融合网发布的内容(包含但不限于融合网目前各产品功能里的内容)仅表明其第三方企业注册用户的立场和观点,并不代表融合网的立场或观点。相关各方及作者发布此信息的目的在于传播、分享更多信息,并不代表本网站的观点和立场,更与本站立场无关。相关各方及作者在我方平台上发表、发布的所有资料、言论等仅代表其作者个人观点,与本网站立场无关,不对您构成任何投资、交易等方面的建议。用户应基于自己的独立判断,自行决定并承担相应风险。

    根据相关协议内容,第三方企业注册用户已知悉自身作为内容的发布者,需自行对所发表内容(如,字体、图片、文章内容等)负责,因所发表内容(如,字体、图片、文章内容等)等所引发的一切纠纷均由该内容的发布者(即,第三方企业注册用户)承担全部法律及连带责任。融合网不承担任何法律及连带责任。

    第三方企业注册用户在融合网相关栏目上所发布的涉嫌侵犯他人知识产权或其他合法权益的内容(如,字体、图片、文章内容等),经相关版权方、权利方等提供初步证据,融合网有权先行予以删除,并保留移交司法机关查处的权利。参照相应司法机关的查处结果,融合网对于第三方企业用户所发布内容的处置具有最终决定权。

    个人或单位如认为第三方企业注册用户在融合网上发布的内容(如,字体、图片、文章内容等)存在侵犯自身合法权益的,应准备好具有法律效应的证明材料,及时与融合网取得联系,以便融合网及时协调第三方企业注册用户并迅速做出相应处理工作。

    融合网联系方式:(一)、电话:(010)57722280;(二)、电子邮箱:2029555353@qq.com dwrh@dwrh.net

    对免责声明的解释、修改及更新权均属于融合网所有。

    热门关键字

    关于我们 - 融合文化 - 媒体报道 - 在线咨询 - 网站地图 - TAG标签 - 联系我们
    Copyright © 2010-2020 融合网|DWRH.net 版权所有 联系邮箱:dwrh@dwrh.net 京公网安备 11011202002094号 京ICP备11014553号