102年度新北市立三重商工旗艦計畫實施方案 先進車用電子控制技術培育計畫

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1 102年度新北市立三重商工旗艦計畫實施方案 先進車用電子控制技術培育計畫

2 CANbus結合車控電腦技術研習 鄭林合副教授 主辦單位：新北市立三重商工實習處、汽車科 協辦單位：新北市立三重商工教務處、聖約翰科技大學。
主講人:聖約翰科技大學資訊工程系 鄭林合副教授

3 1 CAN Workshop 202

4 CAN Protocol 使用 CAN bus 來實現 高速而可靠的通信 2 CAN Workshop 202

5 CAN Bus 概要 CAN (Controller Area Network) 通信協定於 80 年代由 Bosch 首先發 展, 為的是因應使用於新型汽車上不斷增加的電子裝置. 這些裝置使 汽車增加許多功能與附加價值, 也增加控制系統的複雜度 在 CAN Bus 尚未被使用之前, 控制系統與各感測器之間大多透過點 對點的電纜連接以完成控制及資料交換 Outside Mirror Air Conditioner Suspension ABS Engine Control Instrument Panel Transmission Seat Battery Control Position Power Window 3 CAN Workshop 202

6 CAN Bus 概要 在 CAN Bus 尚未被使用之前, 控制系統與各感測器之間大 多透過點對點的電纜連接以完成控制及資料交換 使用 CAN bus, 透過簡單的串列界面即可完成對整個控制 系統的連接及控制 Outside Mirror Air Conditioner Suspension Battery Air Conditioner ABS Engine Control CANInstrument Panel BUS Seat Transmission Suspension smission Position B Control Position ontrol Instrument Panel Power Window 4 CAN Workshop 202

7 CAN 的概要 CAN 是個先進的串列通信協定, 能有效率地支援分散式控制系統
它由以下兩個國際組織 , International Standards Organization (ISO) and Society of Automotive Engineers (SAE) 制定標準 CAN 被廣泛的應用於汽車及工業控制上, 其他的應用尚包含船舶, 火 車, 大樓自動化以及醫療儀器 目前已有大約 120 million 的各種 CAN Node 被使用於各種產品上. 預估在公元 2002 年將達到 170 million 5 CAN Workshop 202

8 CAN Bus 概要 如同大多數的網路系統 (Ethernet, USB, CAN, etc.), 分層的 系統架構被使用來達成以下功能
使來自於不同製造商的產品能互相溝通 將相近的功能集合在一起 做為發展網路協定的骨架 ISO/OSI Seven Layer 網路參考模型定義了這種有系統的 組織架構 6 CAN Workshop 202

9 C ontroller Area Network
WHAT IS CAN? C ontroller Area Network 最早是由德國車廠 Robert Bosch GmbH 使用於歐洲的汽 車中 CAN 網路協定提供以下四大主要的優點 CAN 是經過標準化的通信協定 通信造成的負擔將由系統的主要 CPU 轉移至智慧型的節點 減少點對點需要的信號與控制連接線. ( wiring Harness ) 符合廣大市場的需求 7 CAN Workshop 202

10 Bosch Spec 2.0B (Active) CAN Network Solutions Bosch Specifications
可包含 29 bit 的 Identifier (Extended Frame) 完全地相容於較早期的版本 - Bosch spec 2.0A 所有 Microchip 的 CAN devices 都與 CAN 2.0B 相容 8 CAN Workshop 202

11 CAN Network Solutions Bosch Specifications
Bosch Rev 2.0A Bosch 2.0A 的規格中共有 2 種不同的版本 Rev2.0A - 此版本的通信協定只能傳送與接收 “standard frame message” 的資料 (11-bit Identifier) . 假 設接收到一個 extended frame message (29-bit Identifier) 則將產生 “error flag “ Rev2.0B Passive – 此版本的通信協定依然只能傳送 及接收屬於 2.0A 規範的 message (Standard Frame) 當接收到 “Extended Frame Message” , 它將會回應 acknowledge 但是會忽略此一 message ! 至少錯誤不再發生而且不會因為錯誤而干擾 CAN Bus 9 CAN Workshop 202

12 CAN / Network Solutions CAN Bus 的能耐
資料長度 CAN 在單次傳送中可最多傳出 8 Byte 的資料 傳送速率 vs. 傳送距離 Length (meters) 40m (Bit per Second) 1Mbps 500m 125Kbps 1,000m 50Kbps CAN Network 規模 2.0B 版本的通信協定有能力支援最多達 229 個 node 10 CAN Workshop 202

13 CAN BUS LENGTH -v- BIT RATES 11 CAN Workshop 202

14 Element : Propagation Delay
12 CAN Workshop 202

15 CAN BUS LENGTH -v- BIT RATES
CAN belongs to a group of protocols known as - ‘In Bit Response’ protocols Requires that bit time to travel from transmitting node to node farthest away shall take no longer than 2/3 of total bit time Result is a reduction in bus length with an increase in bit rate Remaining 1/3 of total bit time allows Receiving node to perform bit wise arbitration Switch into receive mode if arbitration lost 13 CAN Workshop 202

16 CAN BUS LENGTH -v- BIT RATES
Calculating Max. Transmission Distance for Bit Rate Factors Speed of electrical wave in copper is approx 2/3 of speed of light in a vacuum = 2/3 * 30cm/ns = 17cm/ns (t prop-line) Average propagation delay in transceiver = 25ns (t prop-tcvr) Equation - First step approximation 2/3 t bit >= 4 * t prop-tcvr + 2 * t prop-line Results in ‘rule of thumb’ design rules 40m at 1Mbit/s (CAN max. bit rate) 400m at 100Kbit/s 1000m at 40Kbit/s Values may change depending on choice of transceiver 14 CAN Workshop 202

17 CAN BUS LENGTH -v- BIT RATES
Example Bit Rate -v- Bus Length when utilizing high speed CAN controller e.g. PCA82C251 * source - CAN System Engineering - Lawrenz 15 CAN Workshop 202

18 CAN BUS LENGTH -v- BIT RATES Number of Nodes in a System Factors
Electrical Characteristics of transceiver Application specific drivers Real Systems Standard Differential Line Drivers - 32 Nodes High Speed Diff. Line Drivers eg. PCA82C251style - >110 Nodes Application Specific Drivers Nodes 16 CAN Workshop 202

19 CAN Network Solutions 在汽車上的應用 Engine Control Applications
Driver Seat Control Unit Oil Condition and Level Sensor Engine Control Applications Transmission Control Anti-Lock Brakes Diagnostics and Service Port Steering Position Sensor Suspension Control Dashboard/Instrument ation Control Engine Sensor Module Temperature Sensor Air Intake Position Sensor Pressure/Vacuum Sensors Power windows/Moon roof Airbag Controller Power Mirrors Environmental Controls 17 CAN Workshop 202

20 CAN Network Solutions 在非汽車相關產品的應用
Controller for Swimming Pool Industrial Lighting Controller Building Networks Hospital Bed Controller Intercept Seeker for Laser Targeting System Battery Charger on Security System Control Systems Forklift Elevator Position Sensor Elevator Control Panel Lighting control GPS navigation system for aviation Avionics Control for Model Rockets Emergency Lighting/Warning Systems Secure Medicine Dispensing Machine Network system for Vending Machines Communication Protocol for industrial Copier RAID Storage Systems 18 CAN Workshop 202

21 BASIC NETWORK OVERVIEW
ISO/OSI Network Layering Reference Model for CAN Bus Logical Link Control (LLC) - Acceptance filtering High Layer Protocols (HLP) -Overload notification -CAL (CAN application Layer) ISO Layers - Recovery management -CANopen Application Presentation Medium Access Control (MAC) -Data encapsulation(de-capsulation) - PCAL (Portable-CAL) - DeviceNet™ Session -SDS™ (Smart Distributed System) -Frame coding(stuffing/de-stuffing) -CAN Kingdom™ Transport -Error Detection/Signaling Network -Serialization (de-serialization) Data Link Layer Physical Layer Physical Signaling (PLS) - Bit Encoding/Decoding - Bit Timing - Synchronization Physical Medium Attachment (PMA) - transceiver Characteristics Medium Dependent Interface (MDI) - Cable/Connectors 19 CAN Workshop 202

22 A Word on HLP’s 除了第一及第二層, 位於 ISO/OSI Model 的其他網路層 則留給系統開發廠商來完成
通常被稱為 Higher Layer Protocols (HLPs) 例如 : CanOpen, DeviceNet, SDS, Volcano, OSEK/VDX (European Auto Standard), Can Kingdom, CANopen/CAL HLPs 基本上對如何實現 7 層網路模型中的較高 5 層都 有不同的定義方式. 每個系統開發廠商都選擇不同的方 法來完成各網路層, 但是, 基本上它們都能履行各層所需 的基本功能 20 CAN Workshop 202

23 CAN Bus 界面 為了要減輕彼此溝通時將遭遇的問題, ISO 以及 SAE 已經 依照 CAN 標準的需求, 制定完成以下包含 PMA (Physical Medium Attachment) 和 MDI (Medium Dependent Interface) 等的標準 ISO11898 是個適用於高速通信的標準規範 (up to 1Mbps) ISO11519 是個適用於較低速通信的標準規範 (up to 125kbps) SAE J1939 則被制定於使用在卡車及巴士時的應用 所有以上的標準都指定以 5V 差動式匯流排 ( Differential Bus) 來作為實體的連接界面 21 CAN Workshop 202

24 What ISO Defined 22 CAN Workshop 202

25 CAN 5V Differential Physical Layer
通常被稱為 CAN transceiver (例如: 82C251) 120 ohm VCC 由 4.5 to 5.5V VCC 與 uC 界面的 Tx 和 Rx 皆為數位的 輸出/輸入 信號 Tx Driver CANH 和 CANL 間差動信號的電壓 為 0V 到 3.0V CANH ΔV > 1.0V 稱為 dominant ΔV < 0.5V 稱為 recessive Rx Receiver CANL Up to +/-40V continuous capable on CANH and CANL pins VSS +/- 200V transient capable on CANH and CANL 120 ohm 40m max cable 1Mbps 23 CAN Workshop 202

26 ISO11898 Nominal Bit Level 24 CAN Workshop 202

27 Comparing MCP2551 to ISO 25 CAN Workshop 202

28 CAN Protocol Basics CAN 的主要優點與特性 使用如下的通信協定來增加傳輸的效能
Carrier Sense Multiple Access and Collision Detection with Collision Resolution (CSMA/CD-CR) 以 Message 為信息傳遞的依據而非位址 (Address) CAN Node 可以要求對方立刻傳送資料出來(發出 Remote Transmit Request 的要求) , 與一般傳送的資料 封包格式完全一樣, 其差別只在於 RTR 位元的值為 “1” CAN 是一種快速, 可靠的通信方式 26 CAN Workshop 202

29 CSMA/CD-CR CS MA CD CR Collision Resolution - 使用非破壞式的逐位元仲裁
Carrier Sense - 在每次開始資料的傳送之前, 每 一個 CAN node 必需偵測 bus 上的動作並確定一 段期間內無任何的信號活動 MA Multiple Access - 當持續性的一段時間內無信號活 動, 每一個 node 都有相同的機會來傳送訊息到 CAN bus CD Collision Detection - 如果兩個 node 在同一時間點送 出訊息, 則衝突便會發生. CAN 必需能偵測出此衝 突的事件 CR Collision Resolution - 使用非破壞式的逐位元仲裁 27 CAN Workshop 202

30 CSMA/CD-CR CRCollision Resolution-非破壞性的逐位元仲裁
即使資料碰撞發生, 所要發送的 Messages 仍然保持 其完整性 所有仲裁行為發生時都不會對具有最高優先權的資料 造成任何延遲或者錯誤 任何因為優先權較低而無法在第一時間傳送的資料封 包會自動於下一個可傳送的時間自動的被傳送 要達到上述功能的需求: Dominant 以及 recessive 位元的狀態必需被事先定義 每個 node 必須不斷的監視 bus 上的資料流, 比較自己送出 的資料與真正出現在 bus 上的資料是否相符 ! 28 CAN Workshop 202

31 CSMA/CD-CR CR Collision Resolution - 非破壞性仲裁的例子 1 9 6
因為是 Dominate 位元 而取得優先權 1 9 6 Node A 1 9 E Node B 此資料封包因此 Recessive 位元而 讓出傳送權, 但會於 Node A 傳完後重傳 29 CAN Workshop 202

32 CAN is Message-Based (Not Address-Based)
Messages 並非以位址為依據, 由一個節點被傳送到另一個節點 在傳送的訊息中包含了資料本身以及優先等級等相關資訊 所有的節點 (nodes) 對每個傳輸的資料都會接收, 並在收到正確 的封包後回應 ACK (內建於 CAN 周邊的硬體功能中) 各個 Node 自行決定要處理此資訊或置之不理 ( 可經由軟體或設 定適當的 Masks 以及 Filters 來達成 ) 因為使用的是 message-based 的架構, node-to-node 以及 broadcast ( 欲由一個以上的 node 接收並處理 ) 的訊息皆可經由 相同的訊息( message ) 來傳送 新的 nodes 可隨時被加入系統中, 其他 nodes 並不需因為此新 node 的加入而必需更新內部資訊 30 CAN Workshop 202

33 CAN 是以 Message 資訊基礎的通信 (非傳統以 Address 的點對點方式)
1 9 6 Engine Control 由 引擎系統 傳來的訊息 1 9 E Car Battery 由 電池控制電路 來的資訊 31 CAN Workshop 202

34 Message Frames Data Frame Remote Frame Error Frame Overload Frame
最為普遍的類型 資料被從一個節點傳送到所有的節點 Remote Frame 與 Data Frame 極為相似 (只有 RTR bit 被設為 1) 被用來向其它的 CAN node 主動要求資料之用 Error Frame 用來表示在 CAN bus 上有錯誤狀況被偵測到 Overload Frame 用來告知其他的 CAN nodes, 必須有更多的時間來處理收 到的資料. 主要的功能是延遲下一個封包被傳送的時間 32 CAN Workshop 202

35 Data Frame 有兩種型式的 Data Frame, 依據不同版本的 CAN 協定規範 而有差異, 但新版本可相容於舊的版本
Standard Data Frame 依據較早的 CAN 規範所訂定 (versions 1.0 及 2.0A). 定義成具 有11 個位元的辨識欄位( identifier field ) 12 6 8N (0 ≤ N ≤ 8) 16 2 7 Arbitration Field Control Data CRC Ack End of Field Field Field Field Frame 0 0 0 11 bits 4 bits 15 bits Identifier CRC Data Length Code 33 CAN Workshop 202

36 Data Frame Extended Data Frame 依據最新的 CAN 協定規範所定義 (version
2.0B). 辨識欄位( identifier field ) 被擴展為 29 位 元; 增加了可用 Message 的數量 32 6 8N (0 ≤ N ≤ 8) 16 2 7 Arbitration Field Control Data CRC Ack End of Field Field Field Field Frame 0 1 1 0 0 0 11 msb Identifier 18 lsb 4 bits 15 bits Identifier Data CRC Length Code 34 CAN Workshop 202

37 Remote Frame 與 Data Frame 一樣, 有兩種型式的 Remote Frame, 依據不同版本 的 CAN 協定規範而有差異, 但新版本可相容於舊的版本 除了不具備資料與 RTR 位元被設定為 “recessive” 狀態外, 與 Data Frame 幾乎完全相同 32 6 16 2 7 Arbitration Field Control CRC Ack End of Field Field Field Frame 0 0 11 msb 18 lsb 4 bits 15 bits Identifier Identifier CRC Data Length Code 35 CAN Workshop 202

38 Error Frame Error Frame
當 CAN node 偵測到 CAN 所定義的眾多型態的錯 誤時, 將產生 Error Frame Error Frames 將在後續的說明中描述 6 8 Error Error Delimiter Flag (區隔位元) (旗標位元) 6-12 bits Superposition of Error Flags 36 CAN Workshop 202

39 Overload Frame Overload Frame
當一個 node 需要較多的時間來處理所接收的資料時, 便送出 Overload Frame 當間隔位元少於規定值時 (最少要 3 個 recessive bits) 也會發生 間隔位元 (Intermission) 使 CAN node 有時間做內部 資料處理 6 8 Overload Overload Flag Delimiter 6-12 bits Superposition of Overload Flags 37 CAN Workshop 202

40 CAN Message 的位元結構 CAN Message 每個 CAN 的 message bit 是由 4 個 Segment 所組成
Arbitration Control Data CRC Ack End of Field Field Field Field Field Frame Sync Prop Seg Phase Seg 1 Phase Seg 2 取樣點(Sample Point) 每個 CAN 的 message bit 是由 4 個 Segment 所組成 38 CAN Workshop 202

41 CAN Message 的位元結構 每一個 Bit Timing Segment 是由整數個單位時間所組成, 稱為 Time Quanta (TQ) Sync Prop Seg Phase Seg 1 Phase Seg 2 TQ TQ TQ TQ TQ TQ TQ TQ TQ TQ 被硬體設定為 2*(BRP + 1 ) (Tosc) -> (Tosc = 1/Fosc) 更改 Baud Rate 的預除器 (BRP) 將變更 TQ 的時間 Min = 1:1, Max = 1:64 39 CAN Workshop 202

42 CAN Message 的位元結構 每個 Timing Segment 可被規劃為由指定數量的 TQ 所組成 Sync Prop Seg
Phase Seg 1 Phase Seg 2 TQ TQ TQ TQ TQ TQ TQ TQ TQ 1TQ 1-8TQ 1-8TQ 1-8TQ 每個 Timing Segment 可被規劃為由指定數量的 TQ 所組成 40 CAN Workshop 202

43 CAN 對 Error 的處理 為了正確的傳遞資訊, CAN 的通信協定非常嚴格地定義 了許多錯誤的狀況, 當在不同的偵測點偵測到錯誤時皆 會做出反應( 根據 CAN 控制器當時的 Error State ) 確保 messages 的完整性 必需對有缺陷的 node 做處置並制約其行為(Fault Confinement) 依據錯誤程度的不同, CAN 的各 node 可能由正常的工作模 式轉而進入完全離線的狀態 對有錯誤或缺陷的 node 做出限制可防止有缺陷的 node 因 為不斷做出無效的傳送而使整個網路動彈不得 41 CAN Workshop 202

44 CAN 可偵測的各種錯誤 CRC Error CAN Message
Arbitration Control Data CRC Ack End of Field Field Field Field Field Frame CRC Error 15-bit 的 CRC 會自動的被加入被傳送中的 Message 之 CRC 欄位中 所有 node 皆接收 Message, 並計算 CRC 後與接收到的 CRC 資料相比對 若兩者 CRC 不相等則視為發生 CRC 錯誤 並且產生一個 Error Frame 傳送此 message 的 CAN node 偵測到此錯誤後將重新傳送原 來的 Message 42 CAN Workshop 202

45 CAN 可偵測的各種錯誤 Acknowledge Error (當無“告知收到” 位元發生) CAN Message
Arbitration Control Data CRC Ack End of Field Field Field Field Field Frame Acknowledge Error (當無“告知收到” 位元發生) 傳送中的 node 在 Ack Slot 時檢查 Ack 位元, 此時它送出一 個 recessive 位元並檢查是否有收到 dominant 位元 如果偵測到 dominant 位元發生, 表示至少有一個 node 已正 確地收到 Message 否則, 將視為有 Ack 錯誤發生, 將產生一個 “示誤封包(Error Message)” 並重新傳送此次的資料 43 CAN Workshop 202

46 CAN 可偵測的各種錯誤 Form Error CAN Message
Arbitration Control Data CRC Ack End of Field Field Field Field Field Frame Form Error 若任一個 node 在 CRC Delimiter, Ack Delimiter, End of Frame (EOF) field 或 Interframe 的間隔偵測到有 dominate 位元則產 生一個 Error Frame 來指明發生了 Form Error 原先的 message 將在 Error Frame 結束後重送 44 CAN Workshop 202

47 CAN 可偵測的各種錯誤 Stuff Error 原先的 message 將在 Error Frame 結束後重送 CAN Message
Arbitration Control Data CRC Ack End of Field Field Field Field Field Frame Stuff Error CAN 的協定明確的定義 , 不可以有超過 5 個狀態相同的 bit 連續發生, 若有要於 5 個相同的 bit 後補一個反相的 bit 如果有 6 相同的 bit 在 SOF 以及 CRC Delimiter 間連續發生 , 則被視為違反了位元填充 ( bit Stuffing ) 的原則, 將產生 Error Frame 來回應偵測到的錯誤 原先的 message 將在 Error Frame 結束後重送 45 CAN Workshop 202

48 CAN 可偵測的各種錯誤 Bit Error CAN Message
Arbitration Control Data CRC Ack End of Field Field Field Field Field Frame Bit Error 當傳送端發現它送出的信號與實際出現在 CAN Bus 上的不同, 則 判斷有 Bit Error 發生 例外狀況 : 仲裁 (arbitration) 的區間不會發出 Error Frame ( 標準的仲裁程序) 在 Ack bit 的區間 (因為傳送端會送出 recessive 而 ACK 端要送出 dominate - 標準的 acknowledge 程序) 46 CAN Workshop 202

49 CAN 對錯誤的採取的限制 每一個 CAN node 都有各自獨立的 傳送以及接收錯誤 計數器 ( transmit 以及 receive error counters) TEC 與 REC CAN 協定根據 Error Counter 的內容將錯誤狀態分為三種 : : Error Active, Error Passive, and Bus-Off Error Active Error Active Error Active Error Error Error Node Counters Node Counters Node Counters TEC: 000 TEC: 000 TEC: 000 1 REC: 000 2 REC: 000 3 REC: 000 47 CAN Workshop 202

50 CAN 對錯誤的採取的限制 根據 node 所處的狀態不同, 其控制 CAN bus 的能力也 跟著調整 ( Active > Passive > Bus-Off ) 如果到達了 Bus-Off 的狀態條件 ( TEC > 255, CAN node 可將自身設定為完全離線狀態 Error Active BUS OFF Error Active Error Error Error Node Counters Node Counters Node Counters TEC: 000 TEC: 256 TEC: 000 1 REC: 002 2 REC: 051 3 REC: 002 48 CAN Workshop 202

51 CAN 對錯誤的採取的限制 對已經進入 Bus-Off 狀態的 node ; CAN 定義了復原 (recovery) 的程序以便使其重回到活動(Active) 狀態 如此的做法可以防止嚴重錯誤的 node 持續的佔用有限 的網路頻寬 Error Active Error Active Error Active Error Error Error Counters Counters Counters Node Node Node TEC: 000 TEC: 000 TEC: 000 1 REC: 002 2 REC: 000 3 REC: 002 49 CAN Workshop 202

52 CAN BUS ERROR HANDLING Error States
Error Modes - State Transition Diagram Reset REC < 127 or Error Active TEC < 127 REC > 127 or TEC > 127 ‘Normal Mode Request’ 128 Occurrences of 11 Consecutive ‘Recessive’ Bits and TEC <= 255 Error Passive Bus Off TEC > 255 50 CAN Workshop 202

53 Error-Active ( 較積極的錯誤回應 )
CAN node 可以主動地傳送或接收訊息(messages) 和 Error-Frames (一般正常的 工作模式) 當偵測到錯誤時, CAN node 將以送出正常 Error Frame (使用 6 個 dominate 位元的 Active Error Flag)的方式將 正傳送中的 message 中斷掉 這樣的做法違反了位元填充的原則, 所以其他的 CAN node 也將產生它們自己的 Error Frames (稱為錯誤回 應旗標 -> Error Echo Flags) 每當偵測到有錯誤發生, 適當的錯誤計數器 ( TEC 或 REC ) 將被依當時的狀態累加 一旦Error Frame 完成後, bus 的活動又回到正常狀態 Message 將會被重新傳送 !! 51 CAN Workshop 202

54 Error-Passive ( 消極的錯誤回應 )
當 TEC 或 REC 計數器超過了127, CAN node 變進入 Error-Passive 的狀態 ( 採用較消極的錯誤回應) 當一個處於 Error-Passive 狀態的 node 偵測到錯誤發生 時將送出一個用 Passive Error Flag ( 6 個 recessive 位元 )組成的 Error Frame 使用 Passive Error Flags 的 Error Frames 將不會影響傳 送中的 Message 適當的錯誤計數器 ( TEC 或 REC ) 將被加累加 當 Error Frame 完成後, 處於 Error-Passive 的 node 會等 到以下的條件符合後才會被致能傳送 在 dominate 位元之後有 3 個 intermission 的位元加上 8 個位 元的時間長度 52 CAN Workshop 202

55 Bus-Off 狀態 當 TEC 計數器值超過 255 此時的 CAN node 將無法傳送或接收任何的 message 或錯誤狀態
經過以下的程序, CAN node 可再度回到 Error Active 的狀態 接收到正確的 “bus recovery” 程序 11 個連續的 recessive 位元發生128 次 !! 經由硬體或軟體的重置動作 將控制器設定成 “Configuration mode” 53 CAN Workshop 202

56 錯誤偵測的的重點整理 CAN nodes 可依錯誤的嚴重程度來自動地減少它們對 bus 的控制能力 透過以下三種狀態的轉換可以達成這樣的要求
Error-Active (正常的操作模式) Error-Passive (控制 bus 的能力被降低) Bus-Off (無法控制 CAN bus ) 不同 Error-States 間的差異在於錯誤的 node 該如何被限 制行為 CAN 對錯誤時的能力限制 (Fault Confinement) 可防止有 缺陷的 node 使得整個網路當掉 54 CAN Workshop 202

57 Microchip CAN Solutions
55 CAN Workshop 202

58 Microchip CAN Solutions Stand Alone Family
Transceiver MCP2515 18/20 Pin CAN Engine MCP25050 MCP25055 Mixed Sig Mixed Sig I/O Exp MCP2510 I/O Exp 1 wire 18/20 Pin In Production MCP25020 MCP25025 CAN Eng MCP2551 Digital Digital Samples Available 8 Pin I/O Exp I/O Exp 1 wire In Development CAN Stand-Alone Product family Transceiver family Complexity/Pin count 56 CAN Workshop 202

59 PIC18F系列內含 CAN Controller 的產品現況 28 to 80 Pins
64Kb PIC18F2680 PIC18F4680 PIC18F6680 PIC18F8680 nW/EIS/ECAN nW/EIS/ECAN ECAN ECAN 48Kb PIC18F2525 PIC18F4585 PIC18F6585 PIC18F8585 nW/EIS/ECAN nW/EIS/ECAN ECAN ECAN 32Kb PIC18F258 PIC18F458 CAN CAN 16Kb PIC18F248 PIC18F448 CAN CAN 28/40/44Pins 64/80 Pins 57 CAN Workshop 202

60 MCP2515 CAN Controller 58 CAN Workshop 202

61 MCP2515 CAN Controller 接腳數目最少的獨立式 CAN 協定控制器
MCP2510 的改良版本 ( Device Net Support added ) Intel Siemens AN82527 SAE81C91 Philips SJA1000 Microchip 28-lead MCP lead 18-lead 28-lead OKI Siemens MSM9225 SAE81C90 44-lead 44-lead 59 CAN Workshop 202

62 使用其他 Stand Alone CAN 協定控制器的例子
需要許多的 I/O 線來連接 1 P10 P00 39 23 4 2 38 24 ADO CS AD1 3 P11 P01 P12 P02 37 25 AD2 RST AD3 17 4 P13 P03 36 26 5 20 P14 P04 35 27 AD4 RX1 6 34 28 8 7 P15 P05 33 1 AD5 RX0 RxD Rs 7 8 P16 P06 32 2 AD6 TX1 13 1 CANH 6 To Bus P17 P07 AD7 TX0 TxD CANL 5 31 EA/VP X2 18 7 Vref CLKOUT 19 16 9 PCA82C250 15 X1 INT XTAL1 ALE/ASXTAL2 RD/E T1 3 10 14 T0 INT1 13 5 12 6 11 9 INT0 WR MODE RESET 30 SJA1000 21 ALE/P P20 RD 17 22 P21 WR P22 16 VDD 23 24 GND GND 25 P23 10 26 P24 RXD 11 27 P25 TXD P26 28 P27 PSEN 29 8031 60 CAN Workshop 202

63 使用 MCP2515 做為 CAN 協定控制器的範例 使用 SPI 界面 減少信號連接的困擾 CAN Workshop 202 61 2
28 RA0/AN0 RB7 3 27 RA1/AN1 RB6 4 26 RA2/AN2 RB5 5 RA3/AN3/Vref RB4 25 6 24 RA4/T0CKI RB3 23 17 RB2 RESET RB1 22 TXCAN 1 1 TxD CANH 7 21 12 2 4 6 RB0/INT INT RXCAN RxD CANL 8 Rs RC7/RX/DT 18 TX2RTS 6 5 17 5 Vref RC6/TX/CK TX1RTS 1 7 16 4 PCA82C250 MCLR/Vpp RA5/AN4/SS CS TX0RTS SI 16 14 RC5/SD0 15 15 11 RC4/SDI/SDA RC3/SCK/SCL SO RX0BF 14 13 10 SCK RX1BF 11 12 RC0/T1OSO/T1CKI 9 3 10 7 RC1/T1OSI/CCP2 OSC1/CLKIN CLKOUT OSC2 13 8 RC2/CCP1 OSC2/CLKOUT OSC1 PICMicro MCP2510 GND GND 61 CAN Workshop 202

64 MCP2515 CAN 協定控制器 CAN 2.0B Active 支援 SPI™ Modes 0,0 and 1,1
可傳送及接收 standard 和 extended 的 frames , 最高的通信 速率為 1Mbps 支援 SPI™ Modes 0,0 and 1,1 多工式的 I/O pins 能將原本屬於驅動傳送或指示資料接 收用的腳 pin 規劃成 I/O 的功用 內建振盪線路並有頻率輸出(CLKOUT) 的腳位以做為搭 配處理器的工作頻率 外部的 Reset 腳位以及中斷的輸出接腳 由 3.0V 到 5.5V 的電壓都可以工作 62 CAN Workshop 202

65 MCP2515 的操作模式 CONFIGURATION NORMAL LISTEN ONLY : 不送出任何資料但接收 正常 SLEEP
: 省電模式 LOOPBACK : 用於 Debug 之用 63 CAN Workshop 202

66 MCP2515 的功能概要 三個可設定優先權且有終止傳送能力的傳送緩衝器 (Transmit Buffers )
兩個有 Message Storage 優先設定的接收緩衝器(Receive Buffers) 六個完整的 Acceptance Filters 以及兩個 Acceptance Filter 的 Masks 以便過濾掉不想要的 messages 支援 CAN V2.0B 的 Protocol Engine 以及 Message Assembly Buffer (MAB) SPI™ 界面, 最高的速率為 5 Mhz 有 Clock 的輸出腳位並有可軟體規劃的預除器, 並且可選擇是否要 輸出 兩個Receive buffer 中斷的狀態接腳也可規劃為一般的可規劃輸出 三個Transmit buffer 的傳送要求輸入也可當做一般的輸入腳位 暫存器的安排與將完成的 PIC+CAN 的控制器相同 ; 易於將來升級 低功耗的 Sleep Mode (< 5 µA) 64 CAN Workshop 202

67 內建於 PIC18F 系列的 CAN Solution
Standard CAN ( Legacy Mode ) PIC18F248/258 , PIC18F448/458 支援與 MCP2510/2515 相同的 Buffer & Mask 結 構 3 Transmitter Buffers 2 Receiver Buffers & 1 MAB ( Message Assembly Buffer ) 6 Acceptance Filter & 2 Mask 65 CAN Workshop 202

68 內建於 PIC18F 系列的 CAN Solution
Enhanced CAN - ECAN PIC18F6680/6585 , PIC18F8680/8585 PIC18F2680/2585 , PIC18F4680/4585 ( nano Watt ) 支援 3 種 Buffer Mode , Mode 0 與 Standard CAN 相容 “Mode 0” Legacy Mode “Mode 1” Enhanced Mode “Mode 2” FIFO Mode 66 CAN Workshop 202

69 內建於 PIC18F 系列的 CAN Solution
Enhanced CAN 如何切換於各不同的 Mode ECANCON 用於選擇 Mode 0 , 1 or 2 Power On 的預設模式為 Mode 0 ( 與 PIC18FXX8 相容) 67 CAN Workshop 202

70 PIC18FXX8 CAN Module First PIC18 micro with integrated CAN Module (CAN 2.0B Active Spec) and Flash Memory Programmable bit rate up to 1 Mbps Three Transmit, 2 Receive Message Buffers Six Acceptance Filters, 2 Acceptance Masks Wake-up on CAN message functionality Programmable time-stamp operation Multiple operation modes Supports to receive/transmit Remote Frames 68 CAN Workshop 202

71 PIC18F258/458 Key Features CORE PERIPHERAL SET Operating Conditions:
CAN Bus rev2.0B Active 10-bit ADC Freq DC - 40MHz (10MIPs) Volt v 9-bit Addressable USART MSSP (SPI/I2C) Temp Ind. (-40 to 85C) Ext. (-40 to 125C) Clocks Options Two Capture,Compare PWM’s 3x16-bit, 1x8-bit, WDT 32KHz options on TMR1 4x PLL on Osc1 Programmable Brown out Rest Low Voltage Detect 16Bit Instruction Bus 8Bit Data Bus 8x8 Hardware Multiply Self Programmable Flash Mem. MEMORY (Linearly Addressable) Flash: 32KBytes (1K e/w) PACKAGE 28L SDIP, SIOC 40L PDIP, 44L PLCC TQFP RAM: 1.5K Bytes EEPROM: 256 Bytes (100K e/w) 69 CAN Workshop 202

72 PIC18F258/458 Unique Features Self Programmable Flash Memory
Device can programmed at any location Remote Socket Production Line Engineer’s Desk CAN Bus interface can be used as a high speed data port for fast programming Controller Area Network (CAN) Same as PIC18C658/858 10-Bit Analog to Digital Converter (ADC) Same as PIC18C658/858 70 CAN Workshop 202

73 3rd Party Development Tools Support
C-Compile Support Supplier Web Site IAR HiTech CAN Bus Drivers Supplier Device Support Web Site Vector PIC18C658/858 Vector PIC18Xxxx+MCP2510 Vector PIC16Xxxx+MCP2510 71 CAN Workshop 202

74 RTOS and OSEK Support RTOS & OSEK Support Supplier Product Web Site
Vector OSEK v2.1 Realogy OSEK v2.1 72 CAN Workshop 202

75 RTOS and OSEK Support DaimlerChrysler drivers developed by Vector
Supports 18Cxxx and 16Cxxx microcontrollers Supports MCP2510 CAN Interface IC OSEK/VDX-OS V2.1 Revision 1 OSEK/VDX-COM V2.1 Revision 1 OSEK/VDX-NM V2.5 Conformance classes BCC1, ECC1, BCC2, ECC2 OSEK-COM Inter Task Communication OIL-configurator for Windows 95/98/NT Generation tool Sample programs 73 CAN Workshop 202

76 PIC18FXX8 支援的 CAN Buffers TX CAN Protocol RX Engine RXM1 RXF2 RXM0
Acceptance Mask RXM1 Acceptance Filter RXF2 Acceptance Mask Acceptance Filter RXM0 Transmit Transmit Transmit RXM3 Buffer Buffer Buffer Acceptance Filter Acceptance Filter TXB0 TXB1 TXB2 RXF0 RXF4 Acceptance Filter Acceptance Filter RXF1 RXF5 Transmit Byte Sequencer R M R X A X B B B 1 TX CAN Protocol RX Engine 74 CAN Workshop 202

77 Masks 和 Filters 的概念 用來決定什麼 Message 將被接受
Masks 決定那些 filter 位元將被用來過濾 ID (Identifier) ‘1’ = 使用 filter 來過濾此位元, ‘0’ = 無條件接受 在 Identifier 中的位元必需與 Filter 中對應的位元相等才被接受 Filter 可以被想成是觸發 (trigger) 事件 Mask 決定那些 Filter 位元是 “don’t care” Acceptance Mask RXM1 Acceptance Filter RXF2 FILTER/M ASK TRUTH TABLE A Message A Acceptance Mask RXM0 Acceptance Filter RXF3 c c Identifier Accept or c c Acceptance Filter RXF0 Acceptance Filter RXF4 e Mask Bit n Filter Bit n Bit n Reject bit n e pt pt 0 X X Accept Acceptance Filter RXF1 Acceptance Filter RXF5 1 0 0 Accept 1 0 1 Reject R R M 1 1 0 Reject X Identifier Identifier A X B B 1 1 1 Accept B 1 Data Field Data Field 75 CAN Workshop 202

78 CAN Module 與 Programmer 的介面
Total of 115 registers (addresses F00h - F76h) in Databank 15 Only F60h-F76h in “Access Bank High” Special mechanism to speed up access to non- access bank registers (to be reviewed in later slides) Eight CAN related interrupt sources - all with programmable priority Registers Name/Location are Compatible with future PIC18F2680/4680 and PIC18F6680/8680 76 CAN Workshop 202

79 PIC18FXX8 CAN Module 可用的操作模式
Configuration Mode Power-up 後 , CAN Module 會被設定於此模式 CAN Module 必須在此模式做適當的設定才可正確地工作 與 CAN Module Configuration 相關的暫存器是受保護的 3 Bit Timing Registers (BRGCONn, 1<= n <= 3) 24 Identifier Acceptance Filter Registers (RXFnSIDH, RXFnSIDL, RXFnEIDH, RXFnEIDL ( 0 <= n <= 5) 8 Identifier Acceptance Mask Registers (RXMnSIDH, RXMnSIDL, RXMnEIDH, RXMnEIDL ( 0 <= n <= 1) 以上所列的暫存器在其他 Modes 時無法寫入而且在讀取時得到 的結果都是 “0” 當處於 Configuration mode, device 的狀態是 “off-line” 77 CAN Workshop 202

80 PIC18FXX8 CAN Module 可用的操作模式
Listen Only Mode Useful for bus monitor, auto-baud detection application Loopback Mode Useful during debug/development phase, self-tests No CAN transceiver or node required on bus Disable Mode Must, if wake-up on CAN bus is desired Allows use of CAN pins for I/O function Normal Mode To participate in CAN bus communication 78 CAN Workshop 202

81 PICFXX8 的 Receive Buffers 兩個接收 Buffers 並 有事先定義的優先權 以決定資訊的儲存方 式
Acceptance Mask Receive Buffers RXM1 Acceptance Filter 兩個接收 Buffers 並 有事先定義的優先權 以決定資訊的儲存方 式 RXF2 Acceptance Mask Acceptance Filter RXM0 RXM3 Acceptance Filter Acceptance Filter RXF0 RXF4 Acceptance Filter Acceptance Filter ( RXB0 有較高的優先 權 ) RXF1 RXF5 R M R X A X B B B 1 TX CAN Protocol RX Engine 79 CAN Workshop 202

82 PIC18FXX8 的 Receive Buffers
Acceptance Mask RXB1 有四個 Filters 以及一個 Mask RXM1 - RXF2, RXF3, RXF4, RXF5, 以及 RXM1 當 RXB0 無法即時被處理而又有後續的資料封 包時, 可以被 ‘Rollover’ 至 RXB1 Acceptance Filter RXF2 - 要設定 RXB0CON.RXB0DBEN RXB0 有兩個 Filters 以及一個 Mask Acceptance Mask Acceptance Filter RXM0 RXM3 - RXF0,RXF1 and RXM0 - 對於訊息的接收有較高的優先 Acceptance Filter Acceptance Filter PIE3.RXBnIE 使得 CAN Module 於接收到資 料後能以 PIR3.RXBnIF 來中斷 CPU RXF0 RXF4 Acceptance Filter RXBxCON.RXFUL會於接收完成時被設為 1 Acceptance Filter RXF1 RXF5 – 必需被清除後下一個 Message 才能被接收 - 如此可確保已收到的 Message 不會因失誤 R M R 而被覆蓋掉 X A X B B B 1 TX CAN Protocol RX Engine 80 CAN Workshop 202

83 PIC18FXX8 的 Transmit Buffers
由 TXBnCON.TXPRI 設定傳送的優先順 Transmit Transmit Transmit Buffer Buffer Buffer 序 TXB0 TXB1 TXB2 – 與識別欄中對 Message 所定的優先權並不相 同, 莫混為一談 - 較高的編號具有較高的優先權 - 若各傳送 Buffer 的 TXPRI 設定相同則以編號 來決定其最後的優先順序 Transmit Byte Sequencer 傳送控制暫存器TXBnCON的TXREQ 位 元被用來要求傳送 TX CAN Protocol - 寫入 TX buffers 前需先確定此位元已被清除 – 若用軟體清除則會被視為 “ ABORT “ 的請求 RX Engine - 傳送成功後 PIR3.TXnIF 旗號將被設定為 “1” 81 CAN Workshop 202

84 Microchip 的 AN738 AN738 提供了完整的 CAN Library , 使程式的開發 更容易
Configuration / Initialization Functions Operation Functions Status Check Functions 使用列舉 (enum) 資料型別來定義及傳遞欲設定的 操作形式 支援使用 Standard 及 Extended Data Frame 提供 MPLAB C18 及 HI-TECH C18 的通用宣告 82 CAN Workshop 202

85 Microchip 的 AN738 AN738 提供的 Functions 83 CAN Workshop 202

86 Microchip 的 AN738 使用 CAN Library , PIC18FXX8 的 CAN Module 設定更為簡單
CANInitialize(2,8,3,3,1, CAN_CONFIG_LINE_FILTER_OFF & CAN_CONFIG_SAMPLE_ONCE & CAN_CONFIG_STD_MSG & CAN_CONFIG_VALID_STD_MSG & CAN_CONFIG_PHSEG2_PRG_ON ) ; CANSetOperationMode(CAN_OP_MODE_CONFIG) ; CANSetMask(CAN_MASK_B1, 0x000000FF, CAN_CONFIG_STD_MSG ) ; CANSetMask(CAN_MASK_B2, 0x000000FF, CAN_CONFIG_STD_MSG ) ; CANSetFilter(CAN_FILTER_B1_F1, 0x , CAN_CONFIG_STD_MSG) ; CANSetFilter(CAN_FILTER_B1_F2, 0x , CAN_CONFIG_STD_MSG) ; CANSetFilter(CAN_FILTER_B2_F1, 0x E , CAN_CONFIG_STD_MSG) ; CANSetFilter(CAN_FILTER_B2_F2, 0x , CAN_CONFIG_STD_MSG) ; CANSetFilter(CAN_FILTER_B2_F3, 0x , CAN_CONFIG_STD_MSG) ; CANSetFilter(CAN_FILTER_B2_F4, 0x , CAN_CONFIG_STD_MSG) ; CANSetOperationMode(CAN_OP_MODE_NORMAL) ; 84 CAN Workshop 202

87 Microchip 的 AN738 使用 Functions Library 所需付出的代價
除了對 Controller 的規格需有所瞭解外, 並且要參考到 Function Library 已經事先定義好的常數 CAN18XX8.h 以 CANSetOperationMode ( enum CAN_OP_MODE mode) 為例, 使用此 function 需參考以下的列舉資料 型態 enum CAN_OP_MODE { CAN_OP_MODE_BITS = 0b , // Use this to access opmode bits CAN_OP_MODE_NORMAL = 0b , CAN_OP_MODE_SLEEP = 0b , CAN_OP_MODE_LOOP = 0b , CAN_OP_MODE_LISTEN = 0b , CAN_OP_MODE_CONFIG = 0b }; 85 CAN Workshop 202

88 Ex1 : Configure PIC18F8680 at ‘Loopback Mode’
更進一步地瞭解 CAN Module Loopback Mode 這是一個有用的偵錯模式, CAN 的 device 可在不需 “On Bus” 的情 況下直接由 TXCAN 將資料送至 RXCAN 所有的 Filter 及 Mask 都能正確地工作 可用來驗證裝置的操作原理與正確性 在不干擾 CAN Bus 的狀況下練習傳送與接收 送出一個簡單的 Message !! Loopback mode 允許信息(Message)在 Device 的內部傳送 CAN Module 不將資料由 TXCAN 送至外部 , 而是經由內部的路徑 轉至 MAB 將 PIC18F8680 作正確的設定, 且傳送出一個簡單的 Message 傳送的格式為 STANDARD Data FRAME 將 5 個 Bytes 的資料由 TXB0 送出 01,02,03,ADRESH,ADRESL, ( Channel 0 ) 86 CAN Workshop 202

89 Ex1 : Configure PIC18F8680 at ‘Loopback Mode’
利用 AN738 的副程式來達成目標 CANInitialize( ) 用來規劃 PIC18F8680 的工作條件 CANSetOperationMode( ) 用來設定 PIC18F8680 的操作模式 CANSetMask( ) 用來設定 RXM0 及 RXM1 CANSetFilter( ) 用來設定各 Filter 的內容 CANSendMessage( ) 用來將資料傳出 87 CAN Workshop 202

90 Ex1 : Configure PIC18F8680 at ‘Loopback Mode’
利用 AN738 的副程式來達成目標 ( Cont. ) CANIsRxReady( ) 用來判斷有無符合過濾條件的資料被接收進來 CANReceiveMessage( ) 用來接收資料 88 CAN Workshop 202

91 Ex1 : Configure PIC18F8680 at ‘Loopback Mode’
其他有關 LCD 的副程式 GLCD_Initial( void ) 設定 LCD 於要求的工作模式 setcurGLCD( unsigned char , unsigned char ) 設定 LCD 的游標位置 putsGLCD( char * ) 將置於 Data Memory 中的字串輸出至 LCD putrsGLCD( const rom char *) 將至於 Program Memory 中的字串輸出至 LCD 89 CAN Workshop 202

92 Ex1 : Configure PIC18F8680 at ‘Loopback Mode’
其他有關 LCD 的副程式 ( Cont. ) putcGLCD( unsigned char ) 將單一字元輸出至 LCD LCD 各副程式的原型( Prototype )宣告於 APP023_GLCD.h LCD 副程式的原始程式置於 APP023_GLCD.C 90 CAN Workshop 202

93 APP023 實驗板 CAN Connector ICD2 Connector PIC18F8X8X Target Select
91 CAN Workshop 202

94 Ex1 : Configure PIC18F8680 at ‘Loopback Mode’
Simple Message in Loopback Mode Confirm Fosc set to 40MHz (10Mhz with 4x PLL) Change to Loopback Mode by using CANSetMode ( ) Use CANInitialize ( ) to Set Physical Layer Values Use CANSendMessage( ) to send the requested data out Use CANSetMask( ) & CANSetFilter to set Is your TX Data in the RXBUF ? proper Mask & Filter Condition Use CANIsRxReady( ) to check the availability of receive data 92 CAN Workshop 202

95 Ex1 : Configure PIC18F8680 at ‘Loopback Mode’
Simple Message in Loopback Mode 您的 RXB0 會收到自己送出的資料嗎 ? 正常的情形下不會 ! Why ? Masks 及 Filters 間的關係為 : 只有那些符合資料過濾原則的 Message 才會到達 RXBx 解決方式 : 將 MASK 及 Filter 的值作正確的設定 關掉 Masks 和 Filters 的檢查 Set RXBxCON.RXM<1:0> bits to “11” 將 MESSAGE_ID1 和 RX_Filter0 設成一樣的值, 再重複一次 CANIsRxReady ( ) 將會在收到自己 loopback 的資料後傳回非 “0” 的值來指出至少有一筆資料被正確接收到 ! 93 CAN Workshop 202

96 Ex1 : Configure PIC18F8680 at ‘Loopback Mode’
資料進入 RXB0 後的處置 < if CANIsRxReady( ) != 0 > 使用 CANReceiveMessage( ) 將 RXB0 的資料讀入 將收到的 Message ID -> RX_ID1 顯示於 LCD Display 若一切正常工作, 在 LCD Display 將有以下的資料顯示 第二行顯示傳送出去的 Message ID ( 十六進位 ) 第三行顯示10 進位的 A/D 轉換值 [ ] 第四行顯示收到的 Message ID (十六進位 ) 94 CAN Workshop 202

97 Demo1 A Simple CAN Monitor
95 CAN Workshop 202

98 Demo1 A Simple CAN Monitor
If your PC has no Parallel Port support now ! A way to get simple CAN Monitor by using APP023 APP023 equipped a PIC18F2550 under LCD module PIC18F2550 is USB device Programmed as CDC Device PC can communicates with CDC device by using Hyper-Terminal directly You can write your own GUI to get better interface 96 CAN Workshop 202

99 Demo1 A Simple CAN Monitor
Project Name : CAN_Monitor.mcp How PIC18F communicates with PIC18F2550 USART with 19200,N,8,1 protocol Of course , DSW2 must be set correctly Set DSW2 5&6 ON Two ways that APP023 send CAN data to PC PIC18F2550 ( Through USB ) CON9 ( Legacy RS-232 Interface ) Set DSW2 3&4 ON 97 CAN Workshop 202

100 深入探討 PIC18FXX8X CAN Module &
Microchip AN738 for PIC18XXXX 以 PIC18F8680為 Target MCU 98 CAN Workshop 202

101 PIC18F8680 CAN Module Initialization
CANCON - CAN Control Register R/W-1 R/W-0 R/W-0 R/W-0 R/W-0 R/W-0 R/W-0 U-0 REQOP2 REQOP1 REQOP0 ABAT WIN2 WIN1 WIN0 bit 7 bit 0 CAN Module 的操作模式決定於 CANCON 的 Bit5 to Bit7 REQOP<2:0> requests different operational modes Configuration, Listen Only, Loopback, Disable, Normal ABAT 將取消所有 Transmit Buffer 中處於 pending 的 messages 之傳送要求 WIN<2:0> 會將 Bank 15 中的 CAN registers F20h - F2Eh, F30h - F3Eh, F40h - F4Eh, or F50h - F5Eh 對應到 access bank 中較高的位址 F60h - F76h 讓這些暫存器的讀寫更有效率 > 直接透過 Access Bank !! 99 CAN Workshop 202

102 CAN Module Initialization
CANSTAT- CAN Status Register R-1 R-0 R-0 U-0 R-O R-O R-0 U-0 OPMODE2OPMODE1 OPMODE0 ICODE2 ICODE1 ICODE0 bit 7 bit 0 OPMODE<2:0> 反應 CAN Module 現在所處的操作模式 Configuration, Listen Only, Loopback, Disable, Normal ICODE<2:0> returns current interrupt code bits 可以將此 3 位元直接 copy 至 CANCON.WIN<2:0> bits 來加速 對 buffer 存取的效率 ICODE<2:0> Boolean Expression Description 000 !ERR•!WAK•!TX0•!TX1•!TX2•!RX0•!RX1 No interrupt 001 ERR Error interrupt 010 !ERR•!TX0•!TX1•TX2 Tx Buffer 2 Interrupt 011 !ERR•!TX0•TX1 Tx Buffer 1 Interrupt 100 !ERR•TX0 Tx Buffer 0 Interrupt 101 !ERR•!TX0•!TX1•!TX2•!RX0•RX1 Rx Buffer 1 Interrupt 110 !ERR•!TX0•!TX1•!TX2•RX0 Rx Buffer 0 Interrupt 111 !ERR•!TX0•!TX1•!TX2•!RX0•!RX1•WAK Wake-up on Interrupt 100 CAN Workshop 202

103 CAN Module Initialization
Bit Timing 的詳細資訊 Programmable Digital Phase Lock Loop (DPLL) Max node-to-node oscillator tolerance up to 1.7% 一個位元所佔的時間事實上是由許多Time Quanta (TQ) 組合而成 ( Max. = 25 ) Baud Rate Prescaler (BRP) 用來設定 TQ. 由四個 segments 組成一個 bit , 而每個 Segment 佔用 1 或多個 TQ 確實地符合 CAN bit timing 的規格需求 Sync segment 永遠只佔用 1 個 TQ Sync PRSEG SEG1PH SEG2PH TQ TQ TQ TQ TQ TQ TQ TQ TQ 1TQ 1-8TQ 1-8TQ 1-8TQ 101 CAN Workshop 202

104 CAN Module Initialization
BRGCON1 - Baud Rate Control Register 1 R/W-0 R/W-0 R/W-0 R/W-0 R/W-0 R/W-0 R/W-0 R/W-0 SJW1 SJW0 BRP5 BRP4 BRP3 BRP2 BRP1 BRP0 bit 7 bit 0 SJW<1:0> 用來設定 (Re)Synchronization Jump Width BRP<5:0> 定義 : Baud Rate Prescale 調整 BRP 可設定 TQ. TQ = 2 * (BRP + 1) /Fosc 適切的規劃 BRP 的值讓每一位元時間所使用的 TQ 數量能 >= 8 TQ Shorter TQ (i.e. More TQ/bit) provides robust bit rate 102 CAN Workshop 202

105 CAN Module Initialization
BRGCON2 - Baud Rate Control Register 2 R/W-0 R/W-0 R/W-0 R/W-0 R/W-0 R/W-0 R/W-0 R/W-0 SEG2PHTS SAM SEG1PH3 SEG1PH1 SEG1PH0 PRSEG2 PRSEG1 PRSEG0 bit 7 bit 0 SEG2PHTS 決定如何來規劃 SEG2PH ( Phase Segment 2 ) SAM 定義每一位元的取樣次數 (1 or 3) SEG1PH<2:0> 定義 phase segment 1 的長度 Binary 的數值 對應至 1 x TQ - 8 x TQ PRSEG + SEG1PH 必須 >= SEG2PH 103 CAN Workshop 202

106 CAN Module Initialization
BRGCON2 - Continued PRSEG<1:0> defines Propagation segment width Binary values of corresponds to 1 x TQ - 8 x TQ Compensates physical delay in network PRSEG + SEG1PH >= SEG2PH PRSEG + SEG1PH >= Tdelay 104 CAN Workshop 202

107 CAN Module Initialization
BRGCON3 - Baud Rate Control Register 3 U-0 R/W-0 U-0 U-0 U-0 R/W-0 R/W-0 R/W-0 W AKFIL SEG2PH2 SEG2PH1 SEG2PH0 bit 7 bit 0 WAKFIL enables/disables CAN bus line filter for wake-up SEG2PH<2:0> defines phase segment 2 width SEG2PH >= SJW PRSEG + SEG1PH >= SEG2PH Overlaps with SJW and shrinks as SJW changes 105 CAN Workshop 202

108 CAN Module Initialization
Bit Rate Register Values For a baud rate of B at osc frequency of Fosc, Tbit = 1 / B Tq = 2 * (BRP + 1) * Tosc Tq = Tbit / N, where N is Tq count per nominal bit BRP = ((Fosc/N) / (2 * B)) - 1 Select a maximum N such that (Fosc/N) / (2 * B) is near integer value, where 8 <= N <= 25 Calculate BRP Phase Segment 2 = SJW = N * 0.30 (Integer operation) Prop Segment = 2 (May be increased as per length) Phase Segment1 = N Phase Segment 2 106 CAN Workshop 202

109 CAN Module Initialization
Bit Rate Register Values - Example Configure 125 kbps at 16 MHz Tbit = 1 / 125 kbps = 8 uS Selecting N = 16, (Fosc/N) / (2 * B) = (16MHz/16)/(2 *125kbps) = 4 BRP = = 3 Phase Segment 2 = SJW = 16 * 0.30 = 5 Prop Segment = 2 Phase Segment 1 = = 8 Results: BRP<5:0> = 3, SEG1PH = 7, SEG2PH = 4, SJW = 4 107 CAN Workshop 202

110 Transmitter Buffers @ PIC18F8680 CAN Module 108 CAN Workshop 202

111 Three Transmit Buffers
Message Queue Control Transmit Transmit Transmit Three Transmit Buffers Buffer Buffer Buffer TXB0 TXB1 TXB2 Independent Selectable Priority Independent Abort Transmit Control Register Sets Transmit Priority Transmit Byte Sequencer Not to be confused with identifier message priority Protocol Shift/CRC/Destuff Higher number = higher priority Same priority TXPRI => higher Machine Comparator buffer number has priority Receive Error CRC <14:0> Counter TX Bit Timing Logic 109 CAN Workshop 202

112 CAN Module Buffer Access
TXBnCON - Transmit Buffer n Control Register U-0 R-0 R-0 R-0 R/W-0 U-0 R/W-0 R/W-0 TXABT TXLARB TXERR TXREQ TXPRI1 TXPRI0 bit 7 bit 0 Three transmit buffers (0 <= n <= 2) TXABT returns transmission abort status TXLARB returns arbitration status TXERR returns bus error status TXREQ requests transmission of current message TXPRI<1:0> defines priority of current message Higher the number, higher the priority 110 CAN Workshop 202

113 CAN Module Buffer Access
TXBnSIDH - Transmit Buffer n Std. Identifier High R/W-x R/W-x R/W-x R/W-x R/W-x R/W-x R/W-x R/W-x SID10 SID9 SID8 SID7 SID6 SID5 SID4 SID3 bit 7 bit 0 SID<10:3> defines Standard/Extended Identifier bits SID<10:3> SOF SID10…SID3 SID2…SID0 OR SID<10:3> SOF EID28…EID21 EID20…EID18 111 CAN Workshop 202

114 CAN Module Buffer Access
TXBnSIDL - Transmit Buffer n Std. Identifier Low R/W-x R/W-x R/W-x U-0 R/W-x U-0 R/W-x R/W-x SID2 SID1 SID0 EXIDE EID17 EID16 bit 7 bit 0 EXIDE declares current filter as Std./Extd. SID<2:0> defines Std./Extd. Identifier bits SID<2:0> EXIDE SOF SID10…3 SID2…0 RTR IDE OR SID<2:0> EXIDE EID<17,16> SOF EID20…18 SRR IDE EID17, 16 112 CAN Workshop 202

115 CAN Module Buffer Access
TXBnEIDH - Transmit Buffer n Extd. Identifier High R/W-x R/W-x R/W-x R/W-x R/W-x R/W-x R/W-x R/W-x EID15 EID14 EID13 EID12 EID11 EID10 EID9 EID8 bit 7 bit 0 EID<15:8> defines Extended Identifier bits Used for Extended Identifier value only EID<15:8> SOF EID28…18 CTRL BITS EID17, 16 EID15…8 113 CAN Workshop 202

116 CAN Module Buffer Access
TXBnEIDL - Transmit Buffer n Extd. Identifier Low R/W-x R/W-x R/W-x R/W-x R/W-x R/W-x R/W-x R/W-x EID7 EID6 EID5 EID4 EID3 EID2 EID1 EID0 bit 7 bit 0 EID<7:0> defines Extended Identifier bits Used for Extended Identifier value only EID<7:0> SOF EID28…18 CTRL BITS EID17, 8 EID7…0 114 CAN Workshop 202

117 CAN Module Buffer Access
TXBnDLC - Transmit Buffer n Data Length U-0 R/W-x U-0 U-0 R/W-x R/W-x R/W-x R/W-x TXRTR DLC3 DLC2 DLC1 DLC0 bit 7 bit 0 TXRTR defines current message as RTR RTR message has 0 data length DLC<3:0> defines length of current message Valid values are 0 - 8 115 CAN Workshop 202

118 CAN Module Buffer Access
TXBnDm - Transmit Buffer n Data m R/W-x R/W-x R/W-x R/W-x R/W-x R/W-x R/W-x R/W-x TXBnDm7 TXBnDm6 TXBnDm5 TXBnDm4 TXBnDm3 TXBnDm2 TXBnDm1 TXBnDm0 bit 7 bit 0 PIC18F8680 有 3 個 Transmitter Transmit Buffer 分別為 TXB0D0 to TXB0D7 for Transmitter Buffer 0 TXB1D0 to TXB1D7 for Transmitter Buffer 1 TXB2D0 to TXB2D7 for Transmitter Buffer 2 116 CAN Workshop 202

119 CAN Module Buffer Access
如何起始資料傳送 確定 TXBnCON.TXREQ = 0 將 Message ID 寫入 TxBnSIDL , TxBnSIDH , TXBnEIDL , TXBnEIDH 並決定是 Standard 或 Extended Message TXBnSIDL.EXIDE 位元要正確地設定 將欲傳出的資料正確地寫入TXBnDm registers 最多 8 個 Bytes 將 TXBnDLC 塡入欲傳送的資料長度 依照資料的重要性設定 TXBnCON.TXPRI , 以便決定其優 先順序 將 Transmitter Buffer 對應之 TXBnCON.TXREQ bit 設定 為 “1” Message will be transmitted on next bus idle time 117 CAN Workshop 202

120 AN738 CAN Subroutine Part 1 118 CAN Workshop 202

121 AN738 CAN Subroutine – Part1
以下是要起始及進行 CAN 資料傳送時必須使用到 的 CAN Subroutine CANInitialize( ) CANSetOperationMode( ) CANSendMessage( ) CANIsTxReady( ) 119 CAN Workshop 202

122 AN738 CAN Subroutine – CANInitialize( )
CANInitialize ( BYTE SJW , BYTE BRP , BYTE PHSEG1 , BYTE PHSEG2 , BYTE PROPSEG , enum CAN_CONFIG_FLAGS config ) ; 依據指定的參數對 CAN Module 進行初始化的工作 SJW : 1 through 4 BRP : 1 through 64 PHSEG1 : 1 through 8 PHSEG2 : 1 through 8 PROPSEG : 1 through 8 enum CAN_CONFIG_FLAG : See next Page 120 CAN Workshop 202

123 AN738 CAN Subroutine – CANInitialize( )
可指定符合 CAN_CONFIG_FLAGS 型態的列舉值 , 傳入 CANInitialize( ) , 可以將列表中的項目任意組合 各項設定值可用 “&” 來連結 121 CAN Workshop 202

124 AN738 CAN Subroutine – CANSetOperationMode( )
CANSetOperationMode ( enum CAN_OP_MDOE mode ) 可指定符合 CAN_OP_MODE 型態的列舉值 , 傳入 CANSetOperationMode( ) , 可以將列表中的任一列舉值傳入 當執行 CANSetOperationMode ( ) 時 , 正處於 Pending 的 Message 會被 Abort !! 122 CAN Workshop 202

125 參數的定義如下 AN738 CAN Subroutine – CANSendMessage( )
CANSendMessage ( unsigned long id , BYTE *Data BYTE DataLen, enum CAN_TX_MSG_FLAGS MsgFlags); 參數的定義如下 id : 要送出資料的 message ID *Data : 資料指標 , 指向欲傳送資料的起始位址 DataLen : 要傳送的資料長度 MsgFlags : 符合 CAN_TX_MSG_FLAG 型態的列舉值集合 有效的列舉值如下所示 123 CAN Workshop 202

126 AN738 CAN Subroutine – CANSendMessage( )
符合 CAN_TX_MSG_FLAG 型態的列舉值如下 各列舉值可用 “&” 來結合 124 CAN Workshop 202

127 BOOL CANIsTxReady( void ) ;
AN738 CAN Subroutine – CANIsTxReady( ) BOOL CANIsTxReady( void ) ; 檢查是否有任何 TX Buffer 是可被寫入資料的 傳回值 : TRUE : 至少有一個 CAN Transmit Buffer 是空的 FALSE : 沒有任何 CAN Transmit Buffer 是空的 傳送前最好先利用此函數來先判定是否有可用的 Transmit Buffer If ( CANIsTxReady( ) ) …….. 125 CAN Workshop 202

128 MCP250XX Developer’s Kit 126 CAN Workshop 202

129 MCP250XX Developer’s Kit 提供開發者快速且簡易的環境 與 PC 的介面 – Parallel PORT
可透過 CANKing 軟體作為簡易的 Bus Monitor MCP250XX 可直接於 Kit 上工作以便驗證開發者的設 定是否正確 A/D 輸入信號 PWM 輸出信號 Digital I/O 提供連接其他外部 CAN Node 的接頭, 以便連接至其 他 CAN Node 來進行對 CAN Network 的資料擷取 與 PC 的介面 – Parallel PORT 127 CAN Workshop 202

130 What’s CANKing for Window
可搭配 MCP250XX , MCP2510 / MCP2515 , PIC18C658/858 的 Evaluation Kit 來輔助 CAN Application 的開發 可作為 CAN BUS Monitor 可以是泛用型的除錯工具 可設定欲使用的 Bus Speed 可直接送出資料封包以便觀察 CAN Node 的動作 與反應 128 CAN Workshop 202

131 How CANKing Work 執行 CANKing 後將出現 如右方的選項 選取第一項可以讀取各項 功能的說明
第二項能列出重要的版本 及功能資訊 使用第三項便直接進入 CANKing 程式 129 CAN Workshop 202

132 How CANKing Work •CANKing 程式的執行順序
•Open an Existing Project 可開啟已經 存在的專案檔 •使用 Template 選項可開啟已經存在 的幾個範本 130 CAN Workshop 202

133 How CANKing Work 使用 Template – MCP25050 Evaluation Board 的例子
131 CAN Workshop 202

134 使用內建 CAN Engine MCU 的 Demo Board
PICDEM CAN-LIN 3 (最新的 PICDEM CAN-LIN 系列) 支援的 CAN MCU 64-pin TQFP PIC18F6680 , 80-pin TQFP PIC18F8680 , 20-pin SSOP PIC18F MCP201 LIN Bus Transceiver. 使用 RS-232 介面與 CANKing 軟體 132 CAN Workshop 202

135 New CAN Monitors MCP250XX Development Kit 使用 Parallel Port PICDEM CAN/LIN 3 使用的是 RS-232 許多的 Note Book PC 已不在支援此兩種介面 Microchip 新近推出的 CAN Analyze Tool 都採用 USB 介面 133 CAN Workshop 202

136 Simple CAN Bus Monitor Two identical boards and a CAN cable for creating a small CAN bus USB interface and PC software to interface to the CAN bus CAN bus PC software Button for changing the bus load on the Traffic Generator node Headers (test points) for monitoring the MCP2515 pins (CAN, SPI, and status/interrupt pins) PIC18F4550 PIC® Microcontroller (MCU) with ICD2 interface/header for in-circuit program P/N : MCP2515DM-BM US$ 55.00 134 CAN Workshop 202

137 CAN Bus Analyzer Tool us, traffic, BUS error
Supports CAN 2.0b and ISO Intuitive PC User Interface for functions such as configuration, trace, transmit, filter, log etc Enhanced features in the PC GUI for Microchip’s PIC microcontroller support such as ECAN register view in the GUI Direct access to CAN H and CAN L, CAN TX and CAN RX signals for robust debugging Flexible CAN bus interface options i.e. standard DB9 connector or screw terminals Software control of termination resistanc us, traffic, BUS error P/N : APGDT002 US$ 99.99 135 CAN Workshop 202

138 Ex2 : GO On the Bus 將 EX1.C 中 CANInitialization( ) 中的內容作適當 的修改
將參數 CAN_OP_MODE_LOOP 改成 “CAN_OP_MODE_NORMAL” 將 MESSAGE_ID1 依照指定作修改 ( 0x x150 ) 把檔案存成 EX2.C 136 CAN Workshop 202

139 Ex2 : GO On the Bus 重新 Compiler 並執行後 , PIC18F8680 TXB0 的 資料將以程式中的 MESSAGE_ID1 為 Message ID 被送出 因為在 NORMAL MODE 中, 故 PIC18F8680 將 不再收到自己送出的資料 使用 CANKing , 再 PC 的螢幕中將可以觀察到各 個 CAN Node 傳來的資料 0x100 , 0x110 , 0x120 , 0x130 , 0x140 , 0x150 137 CAN Workshop 202

140 Receive Buffers @ PIC18F8680 ECAN Module 138 CAN Workshop 202

141 PIC18F8680 Receive Buffer 的相關設定
要正確地接收資料 , 必須正確地設定以下參數 Filters RXFnSIDH,RXFnSIDL,RXFnEIDH,RXFnEIDL Mask RXMnSIDH,RXMnSIDL,RXMnEIDH , RXMnEIDL Buffer Mode RXBnCTRL.RXM <1:0> 決定要接收何種 Message ! All Valid Standard , All Valid Extended , Both Valid Standard/Extended or All Message 最重要的參數 : Bit Rate ( 通信速度 ) 139 CAN Workshop 202

142 CAN Module Buffer Access
RXB0CON - Receive Buffer 0 Control Register R/C-0 R/W-0 R/W-0 U-0 R-0 R/W-0 R-0 R-0 RXFUL RXM1 RXM0 RXRTRRO RXB0DBEN JTOFF FILHIT0 bit 7 bit 0 RXFUL returns/clears buffer full status Set by CAN FSM and cleared by software RXM<1:0> defines buffer mode To receive all valid, only Std., only Extd. Or all messages including those with errors RXRTRR0 returns RTR status RXB0DBEN defines hardware double-buffer option Buffer 0 overflow will load Buffer 1 140 CAN Workshop 202

143 CAN Module Buffer Access
RXB0CON - Continued JTOFF (Jump Table OFFset) maps Buffer 0 filter hit information to that of Buffer 1 To be reviewed in next slide FILHIT0 returns filter number which caused receive RXF0 or RXF1 141 CAN Workshop 202

144 CAN Module Buffer Access
Receive Buffer Modes Defined by RXBnCON.RXM<1:0> bits “Receive All (Including Invalid)”, “Receive Valid Extd.”, “Receive Valid Std.”, “Receive All Valid” “Receive All (Including Invalid)” Acceptance mask/filter values are overridden Provides Basic CAN functionality “Receive Valid Extd./Std.” RXFnSIDL.EXIDEN must match “Receive All Valid” RXFnSIDL.EXIDEN is used 142 CAN Workshop 202

145 CAN Module Buffer Access
RXB1CON - Receive Buffer 1 Control Register R/C-0 R/W-0 R/W-0 U-0 R-0 R-0 R-0 R-0 RXFUL RXM1 RXM0 RXRTRRO FILHIT2 FILHIT1 FILHIT0 bit 7 bit 0 RXFUL returns/clears buffer full status Set by CAN FSM and cleared by software RXM<1:0> defines buffer mode To receive all valid, only Std., only Extd. Or all messages including those with errors RXRTRR0 returns RTR status FILHIT<2:0> returns filter number which caused receive RXF0, RXF1, RXF2, RXF3, RXF4, RXF5 143 CAN Workshop 202

146 CAN Module Initialization
RXFnSIDH R/W-x R/W-x R/W-x R/W-x R/W-x R/W-x R/W-x R/W-x SID10 SID9 SID8 SID7 SID6 SID5 SID4 SID3 bit 7 bit 0 SID<10:3> defines Standard/Extended Identifier Filter bits SID<10:3> SOF SID10…SID3 SID2…SID0 OR SID<10:3> SOF EID28…EID21 EID20…EID18 144 CAN Workshop 202

147 CAN Module Initialization
RXFnSIDL R/W-x R/W-x R/W-x U-0 R/W-x U-0 R/W-x R/W-x SID2 SID1 SID0 EXIDEN EID17 EID16 bit 7 bit 0 EXIDEN declares current filter as Std./Extd. SID<2:0> defines Std./Extd. Identifier Filter bits SID<2:0> EXIDEN SOF SID10…3 SID2…0 RTR IDE OR SID<2:0> EXIDEN EID<17,16> SOF EID20…18 SRR IDE EID17, 16 145 CAN Workshop 202

148 CAN Module Initialization
RXFnEIDH R/W-x R/W-x R/W-x R/W-x R/W-x R/W-x R/W-x R/W-x EID15 EID14 EID13 EID12 EID11 EID10 EID9 EID8 bit 7 bit 0 EID<15:8> defines Extended Identifier Filter bits Used for Extended Identifier Filter value only EID<15:8> SOF EID28…18 CTRL BITS EID17, 16 EID15…8 146 CAN Workshop 202

149 CAN Module Initialization
RXFnEIDL R/W-x R/W-x R/W-x R/W-x R/W-x R/W-x R/W-x R/W-x EID7 EID6 EID5 EID4 EID3 EID2 EID1 EID0 bit 7 bit 0 EID<7:0> defines Extended Identifier Filter bits Used for Extended Identifier Filter value only EID<7:0> SOF EID28…18 CTRL BITS EID17, 8 EID7…0 147 CAN Workshop 202

150 CAN Module Initialization
RXMnSIDH R/W-x R/W-x R/W-x R/W-x R/W-x R/W-x R/W-x R/W-x SID10 SID9 SID8 SID7 SID6 SID5 SID4 SID3 bit 7 bit 0 SID<10:3> defines Standard/Extended Identifier Mask bits SID<10:3> SOF SID10…SID3 SID2…SID0 OR SID<10:3> SOF EID28…EID21 EID20…EID18 148 CAN Workshop 202

151 CAN Module Initialization
RXMnSIDL R/W-x R/W-x R/W-x U-0 U-0 U-0 R/W-x R/W-x SID2 SID1 SID0 EID17 EID16 bit 7 bit 0 No equivalent “EXIDEN” SID<2:0> defines Std./Extd. Identifier Masks, EID<17,16> defines Extd. Identifier Masks only SID<2:0> SOF SID10…3 SID2…0 RTR IDE OR SID<2:0> EID<17,16> SOF EID20…18 SRR IDE EID17, 16 149 CAN Workshop 202

152 CAN Module Initialization
RXMnEIDH R/W-x R/W-x R/W-x R/W-x R/W-x R/W-x R/W-x R/W-x EID15 EID14 EID13 EID12 EID11 EID10 EID9 EID8 bit 7 bit 0 EID<15:8> defines Extended Identifier Mask bits Used for Extended Identifier Mask value only EID<15:8> SOF EID28…18 CTRL BITS EID17, 16 EID15…8 150 CAN Workshop 202

153 CAN Module Initialization
RXMnEIDL R/W-x R/W-x R/W-x R/W-x R/W-x R/W-x R/W-x R/W-x EID7 EID6 EID5 EID4 EID3 EID2 EID1 EID0 bit 7 bit 0 EID<7:0> defines Extended Identifier Mask bits Used for Extended Identifier Mask value only EID<7:0> SOF EID28…18 CTRL BITS EID17, 8 EID7…0 151 CAN Workshop 202

154 CAN Module Buffer Access
RXBnSIDH - Receive Buffer n Std. Identifier High R/W-x R/W-x R/W-x R/W-x R/W-x R/W-x R/W-x R/W-x SID10 SID9 SID8 SID7 SID6 SID5 SID4 SID3 bit 7 bit 0 SID<10:3> defines Standard/Extended Identifier bits SID<10:3> SOF SID10…SID3 SID2…SID0 OR SID<10:3> SOF EID28…EID21 EID20…EID18 152 CAN Workshop 202

155 CAN Module Buffer Access
RXBnSIDL - Receive Buffer n Std. Identifier Low R/W-x R/W-x R/W-x R/W-x R/W-x U-0 R/W-x R/W-x SID2 SID1 SID0 SRR EXID EID17 EID16 bit 7 bit 0 EXID declares current messages as Std./Extd. SRR indicates RTR when EXID = 0, else meaningless SID<2:0> defines Std./Extd. Identifier bits SID<2:0> EXID SOF SID10…3 SID2…0 RTR IDE OR SID<2:0> EXID EID<17,16> SOF EID20…18 SRR IDE EID17, 16 153 CAN Workshop 202

156 CAN Module Buffer Access
RXBnEIDH - Receive Buffer n Extd. Identifier High R/W-x R/W-x R/W-x R/W-x R/W-x R/W-x R/W-x R/W-x EID15 EID14 EID13 EID12 EID11 EID10 EID9 EID8 bit 7 bit 0 EID<15:8> defines Extended Identifier bits Used for Extended Identifier value only EID<15:8> SOF EID28…18 CTRL BITS EID17, 16 EID15…8 154 CAN Workshop 202

157 CAN Module Buffer Access
RXBnEIDL - Receive Buffer n Extd. Identifier Low R/W-x R/W-x R/W-x R/W-x R/W-x R/W-x R/W-x R/W-x EID7 EID6 EID5 EID4 EID3 EID2 EID1 EID0 bit 7 bit 0 EID<7:0> defines Extended Identifier bits Used for Extended Identifier value only EID<7:0> SOF EID28…18 CTRL BITS EID17, 8 EID7…0 155 CAN Workshop 202

158 CAN Module Buffer Access
RXBnDLC - Receive Buffer n Data Length U-0 R/W-x R/W-x R/W-x R/W-x R/W-x R/W-x R/W-x RXRTR RB1 RB0 DLC3 DLC2 DLC1 DLC0 bit 7 bit 0 RXRTR defines current message as RTR RTR message has 0 data length RB1, RB0 reserved by CAN spec, read ‘0’ DLC<3:0> defines length of current message Valid values are 0 - 8 156 CAN Workshop 202

159 CAN Module Buffer Access
RXBnDm - Receive Buffer n Data m R/W-x R/W-x R/W-x R/W-x R/W-x R/W-x R/W-x R/W-x RXBnDm7 RXBnDm6 RXBnDm5 RXBnDm4 RXBnDm3 RXBnDm2 RXBnDm1 RXBnDm0 bit 7 bit 0 兩個 Receive Buffer , 所佔用位址分別為 Buffer 0 : RXB0D0 to RXB0D7 ( 0xF66 - 0xF6D ) Buffer 1 : RXB1D0 to RXB1D7 ( 0xF56 - 0xF5D ) RXB0 相關的 ID Registers 及 Data Buffer 佔用的為址 為 0xF60-0xF6E ( It’s Access Bank ) RXB1 可以透過正確設定 CANCON.WIN< 2:0 > 來使原 先 0xF50 - 0xF5E 的位址對應至 0xF60-0xF6E 157 CAN Workshop 202

160 CAN Module Buffer Access
如何判定接收 當 RXBnCON.RXFUL 或 PIR3.RXBnIF = 1 若 PIE3.RXBnIE = 1 時將會引發中斷 經由 RXBnDm 將傳至 Receive Buffer 的資料取出 ( 最多 8 Bytes ) 讀出 Message ID 及其他相關資訊 清除 RXBnCON.RXFUL 位元 RXBnCON.RXFUL 被清除之後 , CAN module 才可 繼續由 MAB 接收新的資料 158 CAN Workshop 202

161 AN738 CAN Subroutine Part 2 159 CAN Workshop 202

162 AN738 CAN Subroutine – Part2
以下是要起始及進行 CAN 資料傳送時必須使用到 的 CAN Subroutine CANSetMask( ) CANSetFilter( ) CANIsRxReady( ) CANReceiveMessage( ) 160 CAN Workshop 202

163 AN738 CAN Subroutine – CANSetMask( )
CANSetMask ( enum CAN_MASK code , unsigned long Value , enum CAN_CONFIG Type ) ; 依據指定的參數對 CAN Module 進行MASK的設定工作 code : 定義於列舉型別 CAN_MASK 中的列舉值 定義要設定哪一個 Buffer 的 MASK CAN_MASK_B1 or CAN_MASK_B2 Value : long 資料型別的 MASK 值 , 對應於 11 or 29 bits 的 Message ID 值 Type : 定義於列舉型別 CAN_CONFIG 中的列舉值 定義要設定為 Standard 或 Extended ID 的 Mask CAN_CONFIG_STD_MSG or CAN_CONFIG_XTD_MSG 161 CAN Workshop 202

164 AN738 CAN Subroutine – CANSetFilter( )
CANSetFilter ( enum CAN_FILTER code , unsigned long Value , enum CAN_CONFIG Type ) ; 依據指定的參數對 CAN Module 進行 Filter 的設定工作 code : 定義於列舉型別 CAN_FILTER 中的列舉值 定義要設定哪一個 Buffer 的 Filter CAN_FILTER 列舉型別的有效列舉值如下頁所示 Value : long 資料型別的 FILTER 值 , 對應於 11 or 29 bits 的 Message ID 值 Type : 定義於列舉型別 CAN_CONFIG 中的列舉值 定義要設定為 Standard 或 Extended ID 的 Filter CAN_CONFIG_STD_MSG or CAN_CONFIG_XTD_MSG 162 CAN Workshop 202

165 AN738 CAN Subroutine – CANSetFilter( )
CAN_FILTER 列舉型別的有效列舉值如下 只能選擇其中一種做為 CANSetFilter ( ) 的第一個參數 163 CAN Workshop 202

166 AN738 CAN Subroutine – CANIsRxReady( )
BOOL CANIsRxReady ( ) ; 用來判斷是否有任何有效的資料封包被接收 傳回值 : TRUE : 有至少一筆資料在 Receive Buffer FALSE : 沒有任何資料在 Receive Buffer 通常使用 CANIsRxReady( ) 判斷資料封包的有效性後再做正式的接收 If ( CANIsRxReady( ) ) { CANReceiveMessage ( …… ) ; } Else ……… 164 CAN Workshop 202

167 AN738 CAN Subroutine – CANReceiveMessage( )
CANReceiveMessage ( unsigned long *id , BYTE *Data , BYTE *DataLen , enum CAN_RX_MSG_FLAGS *MsgFlags ) ; 將指定的參數位址傳入 CANReceiveMessage 以便由 CAN Module 接收資料 *id : 欲存放 Message ID 的變數之位址 *Data : 欲存放資料的 Buffer 之開頭位址 *DataLen : 欲存放資料長度的變數之位址 *MsgFlags : 存放接收狀態的列舉變數之位址 165 CAN Workshop 202

168 AN738 CAN Subroutine – CANReceiveMessage( )
接收狀態的列舉變數所含訊息的列表 判斷方式 If ( MsgFlags & CAN_RX_RTR_FRAME ) …………………….. 166 CAN Workshop 202

169 Ex3 : GET Data From Bus 將 EX2.C 中 RX_Filter0 中的內容改為 0x88
將修改過的 EX2.C 存成 EX3.C 因為主控台的 Message ID 為 0x88 , 故各站皆可收 到主控台的資料而在 LCD Display 上有所顯示 若 EX3.C 的動作正確, 可將 RX_Filter0 改成鄰站 的 Message ID , 然後嘗試是否可相互控制 167 CAN Workshop 202

170 Ex4 : 正確的 On Bus 程序 再送出 Message 之前, 最好先進入 LISTEN ONLY MODE
確保不會因為錯誤的設定而影響 CAN network 在收到至少一筆正確資料後再將 CAN Module 設定成 NORMAL MODE 並 開始設定送出資料 將 EX3.C 修改並存成 EX4.C , 於 CANSetOperationMode( ) 中將 PIC18F8680 設定為 LISTEN ONLY mode 在CANInitialize( ) 中指定參數 CAN_CONFIG_ALL_MSG 給 CAN_CONFIG_FLAGS , 以便關掉 Filter & Mask 的檢查 寫一個檢查 CANIsRxReady( ) 的程式迴圈, 一直到接收到 Message ID = 0x088 的資料才跳出 跳出檢查迴圈後進入 CONFIGURATION mode 重新執行 CANInitialize( ) 並指定參數 CAN_CONFIG_VALID_STD_MSG 給 CAN_CONFIG_FLAGS , 以便 重設 Filter & Mask 的檢查為只收 Valid Standard Message 重設 PIC18F8680 為 NORMAL mode , 讓資料可正常地收送 !! 168 CAN Workshop 202

171 REMOTE Transfer Request
EX5 : 測試 REMOTE Transfer Request REMOTE Transfer Request 的正確程序為 : 將 TXBnDLC 的 bit 6 ( RTR ) 位元設定為 “1” TXBnDLC 的 DLC<3:0> 設定為 “0” Message ID ( TXBnSIDH , TXBnSIDL , TXBnEIDL & TXBnEIDH ) 寫入欲讀入的 Message ID 傳送 RTR Frame 後將立刻接收到被要求的 Message ID 送來的 資料 修改 EX4.C , 當 TMR1_OVERFLOW = 1 時先不送出資料 而是對指定的 Message ID 送出 RTR Frame 使用 AN738 的 CANSendMessage( ) 來送出 RTR Frame 指定 CAN_TX_RTR_FRAME 於 CAN_TX_MSG_FLAGS 的參 數列中 第三個參數 DataLen 設定為 “0” 即可 169 CAN Workshop 202

172 REMOTE Transfer Request
EX5 : 測試 REMOTE Transfer Request 修改後的程式為 EX5.C RTR Frame 中的 ID 將分別為 0x x86 , 各個 CAN Node 依照指定的資訊做設定 主站於收到 RTR Frame 後將 A/D 的資料以該 RTR Frame 所指定的 Message ID 傳出去 各個 Node 若是動作正確 , 將在 LCD 上顯示主站的 A/D 值 170 CAN Workshop 202

173 REMOTE Transfer Request
EX6 : 深入探討 REMOTE Transfer Request 在完成了用 RTR Frame 來要求資料後, 試著完成能接收 RTR Frame 並正確反應的程式 EX6.C 使用 RXB1 來接收外來的 RTR Frame RX_Filter2 to RX_Filter5 中有一個要設定與自己的 MESSAGE_ID1 的值相同 ! Why ?? 注意 RXB1 的 MASK 值的設定是否正確 ! 若 RXB1 有資料進來並符合以下條件則將自己的 A/D 值送出 RX_ID2 = MESSAGE_ID1 傳回的列舉變數中 CAN_RX_RTR_FRAME = True 若指定的列舉變數名稱為 CANMessageFlag 則判定方式為 : If ( CANMessageFlag & CAN_RX_RTR_FRAME ) 171 CAN Workshop 202

174 REMOTE Transfer Request
EX6 : 深入探討 REMOTE Transfer Request 主站會選擇由 0x x150 等不同的 Message ID 來發送 RTR Frame , 也就是說當主站未要求時, 在 CANKing 的顯示幕上不該看到未被 RTR Frame 要求的 Node 送出資料 !! 172 CAN Workshop 202

175 Microchip PIC18FXXX with
補充教材 Microchip PIC18FXXX with ECAN 173 CAN Workshop 202

176 ECAN What is the ECAN module and what makes it special?
174 CAN Workshop 202

177 PICmicro®’s ECAN Module
The ECAN module is compatible with the Bosch specifications for CAN 2.0B Three Operational Modes in One CAN engine “Mode 0” Legacy Mode “Mode 1” Enhanced Mode “Mode 2” FIFO Mode Modes 1 and 2 support DeviceNet Protocol 175 CAN Workshop 202

178 ECAN 64/80 Pin ECAN Solution 176 CAN Workshop 202

179 Device Definition for 80-pins
PIC18F8680 Core 64K bytes Enh. Flash 3Kbytes Data RAM 1024 bytes Data E2 16-bit instruction 8x8 hardware Multiply Multi-level Interrupts 10MIP at 10MHz Peripherals Analog PIC18F8585 10-Bit ADC 48Kbytes Enh. Flash 3K bytes Data RAM 1024 bytes Data E2 2xComparators Communication AUSART (LIN) SPI / I2C Parallel Slave Port ECAN Packages Timers 3x16, 1x8 Bits 1xCCP & 1 ECCP 80 TQFP (68 I/O) 177 CAN Workshop 202

180 Device Definition for 64-pins
PIC18F6680 Core 64K bytes Enh. Flash 3Kbytes Data RAM 1024 bytes Data E2 16-bit instruction 8x8 hardware Multiply Multi-level Interrupts 10MIP at 10MHz Peripherals PIC18F6585 Analog 48Kbytes Enh. Flash 3K bytes Data RAM 1024 bytes Data E2 10-Bit ADC 2xComparators Communication AUSART (LIN) SPI / I2C Packages Parallel Slave Port ECAN 64L TQFP (52 I/O) 68L PLCC (52 I/O) Timers 3x16, 1x8 Bits 1xCCP & 1 xECCP 178 CAN Workshop 202

181 ECAN Module “Legacy Mode”
Mode 0: "Legacy Mode" Legacy Mode uses the same CAN interface as the MCP2510, PIC18C658 & PIC18F458 It provide for seamless migration from existing PICmicro® CAN devices to new PICmicro®’s with ECAN Mode 0 Resources 3x TX Buffers (Dedicated) 2x RX Buffers (Dedicated) 1x Message Assembler Buffer 6x Full Acceptance Filters 2x Full Acceptance Masks 179 CAN Workshop 202

182 ECAN Module “Enhanced Mode”
Mode 1: "Enhanced Mode" The Enhanced Operating Mode provides additional resources and expanded functionality over and beyond what is offered in Mode 0 "Legacy Mode Mode 1 Functionality DeviceNet protocol support in hardware Mode 1 Resources: 3x TX Buffers (Dedicated) 6x TX/RX Buffers (Independently Configured) 2x RX Buffers (Dedicated) 1x Message Assembler Buffer 16x Full Acceptance Filters 2x Full Acceptance Masks 180 CAN Workshop 202

183 ECAN Module “FIFO Mode”
Mode 2: ”FIFO Mode" RX buffer are NOT associated with a given Acceptance Filter. Messages are stored in the FIFO buffers based on the sequence in which they are received. Mode 2 Functionality DeviceNet protocol support in hardware Mode 2 Resources: 3x TX Buffers (Dedicated) 8x FIFO Buffer (6 buffers are Independently Configurable) 1x Message Assembler Buffer 16x Full Acceptance Filters 2x Full Acceptance Masks 181 CAN Workshop 202

184 ECAN 28/40 Pin ECAN Solution With EIS & nanoWatt Technology
182 CAN Workshop 202

185 Enhanced Flash Devices in 40/44-pins PIC18F4680 Core Peripherals
64K bytes Enh. Flash 4Kbytes Data RAM 1024 bytes Data E2 Extended Instruction Set 8x8 hardware Multiply 10 MIPS at 10MHz nanoWatt Peripherals PIC18F4585 Analog 10-Bit ADC (11 ch) 2xComparators 48Kbytes Enh. Flash 4K bytes Data RAM 1024 bytes Data E2 Communication EUSART (LIN) MSSP (SPI /MI2C) ECAN Packages Timers 40 DIP (36 I/O) 3x16, 2x8 Bits 1xCCP & 1xECCP 44 TQFP/QFN (36 I/O) 183 CAN Workshop 202

186 Enhanced Flash Devices in 28-pins
PIC18F2680 Core 64K bytes Enh. Flash 4Kbytes Data RAM 1024 bytes Data E2 Extended Instruction Set 8x8 hardware Multiply 10 MIPS at 10MHz nanoWatt PIC18F2585 Peripherals 48Kbytes Enh. Flash 4K bytes Data RAM 1024 bytes Data E2 Analog 10-Bit ADC (8 ch) 2xComparators Communication EUSART (LIN) MSSP (SPI /MI2C) ECAN Packages Timers 28L SDIP/SOIC (25 I/O) 3x16, 2x8 Bits 2 x CCP 184 CAN Workshop 202

187 What’s New? ECAN Module on a 28/44 Pin Device
Extended Instruction Set on a CAN Device Changes to the nanoWatt module Development Tools Support 185 CAN Workshop 202

188 PIC18F4680 系列 CAN MCU 對現 有 PIC18FX58 使用者的助益
More Memory Better Power Management More ADC Channels Faster ADC Analog Comparators Optimized Core for RTOS LIN capable UART 186 CAN Workshop 202

189 PIC18F458 PC18F4680 的主要差異之表列 PIC18F458 PIC18F4680/4585
Optimized Core for RTOS Traditional E.I.S More Program Memory 32Kbytes 48K or 64Kbytes More RAM 1.5Kbytes 3Kbytes More EEPROM 256 bytes 1024 bytes Boot Block 512 bytes 2K bytes Better Power Management Sleep/TMR1 (2) nanoWatt (6) More ADC Channels 8 ADC Inputs 11 ADC Inputs Faster ADC 30Ksps 100Ksps LIN capable USART Software Yes 4xPLL Configuration Fuse Fuse / Soft PLL WDT Time 20ms Up to 2 minutes CAN Engine CAN ECAN 187 CAN Workshop 202

190 Extended Instruction Set Core Here is what has Changed
PIC18F Architectural Enhancements: One (1) new addressing mode (Literal Indexed) Eight (8) new instructions The “Extended Instruction Set” and “Literal Indexing” are transparent to the customers using “C” These extensions greatly simplify the code that is needed for software stack accesses. 188 CAN Workshop 202

191 New Indexed Addressing
GPRs Indexed literal Access RAM 0x60 Access RAM addressing remaps the access RAM window to be a 0x80 GPRs GPRs stack offset window. = banked addressing = unbanked addressing 0xf80 SFRs SFRs 0xfff Traditional 18F Extended 18F 189 CAN Workshop 202

192 Extended Instruction Set
EIS consists of 8 new instruction ONLY FSR2 is effected by these new Instructions Code size on EIS Description Code Size on EIS Traditional PIC18F ADDFSR Add Literal to FSR 2bytes 4 to 10 byte SUBFSR Subtract Literal for FSR 2bytes 4 to 10 byte ADDULNK Add Literal To FSR2 and Return 4bytes 6 to 12 byte SUBULNK Subtract Literal To FSR2 and Return 4bytes 6 to 12 byte CALLW Call subroutine using Wreg 14bytes, 0 branches 18bytes, 2 branches 6bytes MOVSF Move Indexed to file 4bytes MOVSS Move Indexed to Indexed 4bytes 12bytes PUSHL Store Literal in Indexed Address 2bytes 4bytes Additional information is provided in Section 24.2 of the Data Sheet 190 CAN Workshop 202

193 C-Compiler Bench Marks
Improve Reentrant “C” Code Efficiency in MPLAB® C18 70000 60000 50000 40000 30000 20000 10000 191 CAN Workshop 202

194 Bench Marks with new EIS’s
70000 60000 EIS improvements 50000 40000 30000 20000 10000 192 CAN Workshop 202

195 What Mode to Use Use Traditional Mode When...
Use Extended Mode When... The static model is O.K. Modifying an existing design Code is mostly written in ASM Code must also work on non- extended cores Reentrancy is required Starting a new design Code is mostly written in C Portability to non-extended cores is not needed RAM space is not critical RAM space is critical 193 CAN Workshop 202

196 Enabling the extensions
A single configuration bit (XINST) will select between: Traditional Mode Extended Mode New instruction opcodes are interpreted as NOPs New instructions are available Access RAM is available Default for Assembler Default for C-Compiler Default for MPLAB®-IDE Default for Silicon Access Bank [0,0x5f] is converted to General Purpose for Literal Indexing 194 CAN Workshop 202

197 Microchip ECAN 的 C Subroutines
Microchip 針對 ECAN 系列 , 提供 ECAN 的 C Subroutines AN878 包含 ECAN C Subroutine 的說明以及 C Source Code 若是使用 PIC18F458/258 , 其 CAN Module 屬於 所謂 Legacy CAN. 只要用 AN738 即可 195 CAN Workshop 202