英創(chuàng)信息技術(shù)SJA1000的CAN通訊接口函數(shù)介紹

英創(chuàng)ARM9系列嵌入式主板一大特色就是提供了CAN接口，并實(shí)現(xiàn)了相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序，用戶只需直接調(diào)用CAN_API函數(shù)即可實(shí)現(xiàn)CAN數(shù)據(jù)報(bào)文的通訊操作。目前EM9000以及EM9X60系列板卡所提供的CAN接口均是采用的是SJA1000 CAN總線控制器，SJA1000是一款獨(dú)立的控制器，主要用于汽車和一般工業(yè)環(huán)境中的控制器局域網(wǎng)絡(luò)（CAN）芯片。CAN通訊接口可提供高達(dá)1Mbps的數(shù)據(jù)傳輸速率，當(dāng)采用5Kbps的的數(shù)據(jù)傳輸速率時(shí)其通訊距離最高可達(dá)到10KM。硬件的錯(cuò)誤檢定特性也增強(qiáng)了CAN的抗電磁干擾能力，這給數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程可靠傳輸提供了有利保證。

硬件上來(lái)說(shuō)，英創(chuàng)提供的CAN通訊接口根據(jù)用戶的需要分為兩種：一種帶光電隔離，一種不帶光電隔離。帶光電隔離CAN總線通訊模塊的CAN收發(fā)器端的所有信號(hào)和電源與其它部分完全隔離，可承受至少1Kv(有效值)的電壓沖擊。

軟件上英創(chuàng)出廠的帶有CAN通訊接口的ARM9板卡均帶有相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)，基于WinCE系統(tǒng)配置了標(biāo)準(zhǔn)的WinCE流式驅(qū)動(dòng)程序，基于Linux系統(tǒng)是將CAN接口配置為字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。CAN通訊的數(shù)據(jù)收發(fā)均采用的中斷方式，驅(qū)動(dòng)程序中已自動(dòng)完成了數(shù)據(jù)的收發(fā)，以及內(nèi)部定義的CAN接收緩沖區(qū)和發(fā)送緩沖區(qū)的管理。

為了方便用戶的使用，在CAN驅(qū)動(dòng)程序的基礎(chǔ)上為客戶封裝了一套簡(jiǎn)單實(shí)用的API函數(shù)。各個(gè)函數(shù)的定義在can_api.h文件下，在該頭文件中對(duì)于各個(gè)API函數(shù)均有相應(yīng)的中文說(shuō)明。本文將詳細(xì)介紹各個(gè)接口函數(shù)的使用。

1、CAN接口API函數(shù)定義
英創(chuàng)公司提供的CAN通訊接口的驅(qū)動(dòng)程序采用標(biāo)準(zhǔn)的驅(qū)動(dòng)程序，用戶可以用標(biāo)準(zhǔn)的打開(kāi)文件、關(guān)閉文件的方式，來(lái)打開(kāi)該CAN設(shè)備。相關(guān)的一些函數(shù)定義如下：

/*
* 功能描述：設(shè)置CAN控制芯片為操作模式。
* 輸入參數(shù)：
* fd: CAN設(shè)備文件描述符
* 返回值：
* 0: 成功
* <0: 失敗
*/
int CAN_StartChip( int fd );

/*
* 功能描述：設(shè)置CAN控制芯片為復(fù)位模式。
* 輸入?yún)?shù)：
* fd: CAN設(shè)備文件描述符
* 返回值：
* 0: 成功
* <0: 失敗
*/
int CAN_StopChip( int fd );

/*
* 功能描述：設(shè)置CAN通訊的波特率
* 輸入?yún)?shù)：
* fd: CAN設(shè)備文件描述符
* Baud： 枚舉變量，分別對(duì)應(yīng)不同的波特率
* CAN_BAUDRATE_10K = 0: 10Kbps
* CAN_BAUDRATE_20K = 1: 20Kbps
* CAN_BAUDRATE_50K = 2: 50Kbps
* CAN_BAUDRATE_100K = 3: 100Kbps
* CAN_BAUDRATE_125K = 4: 125Kbps
* CAN_BAUDRATE_250K = 5: 250Kbps
* CAN_BAUDRATE_500K = 6: 500Kbps
* CAN_BAUDRATE_1000K = 7: 1Mbps
* CAN_BAUDRATE_60K = 8: 60Kbps
* 返回值：
* 0: 成功
* <0: 失敗
*/
int CAN_SetBaudRate( int fd , CAN_BAUDRATE Baud );

/*
* 功能描述：設(shè)置CAN通訊驗(yàn)收濾波器配置
* 輸入?yún)?shù)：
* fd: CAN設(shè)備文件描述符
* *AcceptanceFilter: 驗(yàn)收濾波器結(jié)構(gòu)指針
* struct accept_filter
* {
* unsigned int accept_code;
* unsigned int accept_mask;
* unsigned char filter_mode;
* };
* accept_code: 濾波器接收碼
* accept_mask: 濾波器屏蔽碼
* filter_mode: 0-雙濾波器 1-單濾波器
*
* 返回值：
* 0: 成功
* <0: 失敗
*/
int CAN_SetGlobalAcceptanceFilter( int fd , accept_filter *AcceptanceFilter );

/*
* 功能描述：用于啟動(dòng)或關(guān)閉CAN自檢測(cè)模式
* 輸入?yún)?shù)：
* fd: CAN設(shè)備文件描述符
* Mode： 1-啟動(dòng)自檢測(cè)模式
* 0-關(guān)閉自檢測(cè)模式，返回正常模式
* 返回值：
* 0: 成功
* <0: 失敗
*/
int CAN_SelfTest( int fd , int Mode );

/*
* 功能描述：獲取CAN通訊時(shí)的錯(cuò)誤編碼
* 輸入?yún)?shù)：
* fd: CAN設(shè)備文件描述符
* 輸出參數(shù)：
* *ErrorPtr：錯(cuò)誤編碼
* 返回值：
* 0: 成功
* <0: 失敗
*/
int CAN_GetError( int fd , DWORD *ErrorPtr);

/*
* 功能描述：獲取CAN通訊中相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)以及CAN控制芯片的狀態(tài)寄存器值
* 輸入?yún)?shù)：
* fd: CAN設(shè)備文件描述符
* 輸出參數(shù)：
* *DriverStatistics：得到相應(yīng)統(tǒng)計(jì)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)
* 返回值：
* 0: 成功
* <0: 失敗
*/
int CAN_GetCANDriverStatistics( int fd , drv_statistics *DriverStatistics );

在can_api.h中還定義了一個(gè)CAN驅(qū)動(dòng)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)struct DRIVERSTATISTICS，這個(gè)結(jié)構(gòu)中記錄了CAN通訊的一些統(tǒng)計(jì)參數(shù)，包括CAN中斷次數(shù)，CAN數(shù)據(jù)幀發(fā)送成功統(tǒng)計(jì)次數(shù)等等。這些參數(shù)可通過(guò)API函數(shù)中CAN_GetCANDriverStatistics來(lái)獲取，這些參數(shù)可以作為分析CAN通訊的狀態(tài)的一個(gè)重要參考。以下為這些參數(shù)的定義。

typedef struct
{
DWORD NumISTEvents; // CAN中斷事件統(tǒng)計(jì)次數(shù)
DWORD NumRxDataFrameInt; // CAN數(shù)據(jù)幀接收中斷統(tǒng)計(jì)次數(shù)
DWORD NumRxDataFramePutRing; // CAN接收數(shù)據(jù)幀放入接收環(huán)形數(shù)據(jù)
// BUF的統(tǒng)計(jì)次數(shù)
DWORD NumTxDataFramePutRing; // CAN發(fā)送數(shù)據(jù)幀放入發(fā)送環(huán)形數(shù)據(jù)
// BUF的統(tǒng)計(jì)次數(shù)
DWORD NumTxDataFrameInt; // CAN數(shù)據(jù)幀發(fā)送中斷統(tǒng)計(jì)次數(shù)
DWORD NumTxSuccessful; // CAN數(shù)據(jù)幀發(fā)送成功統(tǒng)計(jì)次數(shù)
DWORD NumTxFailed; // CAN數(shù)據(jù)幀發(fā)送失敗統(tǒng)計(jì)次數(shù)
DWORD NumErrorWarningInt; // CAN通訊錯(cuò)誤報(bào)警中斷的統(tǒng)計(jì)次數(shù)
DWORD NumErrorWarningLevel; // CAN通訊出錯(cuò)的統(tǒng)計(jì)次數(shù)，錯(cuò)誤指至
// 少一個(gè)錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器滿或由錯(cuò)誤報(bào)警限
// 制寄存器（EWLR）定義的CPU報(bào)警
// 限制
DWORD NumErrorPassive; // CAN通訊中錯(cuò)誤消極中斷的統(tǒng)計(jì)次數(shù)
DWORD NumErrorBusOff; // CAN通訊錯(cuò)誤中總線關(guān)閉錯(cuò)誤的統(tǒng)計(jì)次數(shù)
DWORD NumSwitchedToNormalOperation; // CAN通訊中錯(cuò)誤狀態(tài)切換到正常
// 狀態(tài)（總線開(kāi)啟）的統(tǒng)計(jì)次數(shù)
DWORD NumOverrunInt; // CAN通訊中數(shù)據(jù)溢出中斷的統(tǒng)計(jì)次數(shù)
DWORD NumBusErrorInt; // CAN通訊中數(shù)據(jù)BUSOFF錯(cuò)誤中斷的統(tǒng)計(jì)次數(shù)
DWORD NumArbitrationLostInt; // CAN通訊中仲裁丟失中斷的統(tǒng)計(jì)次數(shù)
DWORD MaxNumMsgsInRing; // CAN通訊中接收數(shù)據(jù)幀的數(shù)目
DWORD RXErrorCounter; // 讀取CAN通訊芯片中RX錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器的值
DWORD TXErrorCounter; // 讀取CAN通訊芯片中TX錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器的值
DWORD Status; // 讀取CAN通訊芯片中狀態(tài)寄存器的值
}DRIVERSTATISTICS;

2、CAN數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送
在WinCE下，作為流式接口函數(shù)通常和文件系統(tǒng)的API函數(shù)（如CreateFile）緊密匹配的，因此在使用英創(chuàng)提供的CAN接口的API函數(shù)時(shí)，首先需要調(diào)用CreateFile(…)來(lái)獲取CAN接口設(shè)備的句柄handle，如使用CAN1通訊口，可以調(diào)用以下函數(shù)：
m_hCAN=CreateFile(_T(“CAN1:”), GENERIC_READ|GENERIC_WRITE, 0, NULL, OPEN_EXISTING, 0, NULL);

在Linux下，調(diào)用的方式如下：

m_fd=open('/dev/em9x60_can1',O_RDWR | O_NOBLOCK );

在創(chuàng)建CAN設(shè)備得到有效的handle之后，就可以調(diào)用can_api.h中定義的相應(yīng)函數(shù)來(lái)啟動(dòng)CAN設(shè)備接口。

BOOL CAN_StartChip (HANDLE hDevice);

在進(jìn)行CAN數(shù)據(jù)通訊之前，需要設(shè)置和CAN通訊相關(guān)的一些參數(shù)，包括CAN通訊的波特率設(shè)置以及對(duì)接收過(guò)濾器的設(shè)置。

BOOL CAN_SetBaudRate(HANDLE hDevice, BYTE *index);

用于設(shè)置CAN通訊的波特率，波特率的設(shè)置范圍包括：10kbps~1Mbps。具體的定義請(qǐng)參見(jiàn)can_api.h文件中的注釋說(shuō)明。

通過(guò)配置接收過(guò)濾器，CAN通訊接口可以實(shí)現(xiàn)只接收標(biāo)識(shí)符也接收過(guò)濾器預(yù)設(shè)值相一致的報(bào)文。接收過(guò)濾器由接收碼寄存器ACRn和接收屏蔽碼寄存器AMRn來(lái)定義的，還可以選擇兩種不同的過(guò)濾器模式，單過(guò)濾器模式或者雙過(guò)濾器模式。關(guān)于ACR、AMR中各位的定義，請(qǐng)參見(jiàn)SJA1000的數(shù)據(jù)手冊(cè)，這里就不再贅述。在英創(chuàng)提供的API函數(shù)中，用戶可以調(diào)用以下函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)接收過(guò)濾器的設(shè)置：
BOOL CAN_SetGlobalAcceptanceFilter( HANDLE hDevice, BYTE *AcceptanceFilter, BYTE size)

對(duì)于CAN通訊數(shù)據(jù)接收線程可以采用兩種方式：一種可以采用定時(shí)查詢，即定時(shí)調(diào)用函數(shù)CAN_GetNextReceivedFrame( …)檢測(cè)是否有接收到CAN報(bào)文數(shù)據(jù)；一種可以利用操作系統(tǒng)的消息機(jī)制，采用事件響應(yīng)的方式，一旦硬件接收的數(shù)據(jù)報(bào)文，底層的驅(qū)動(dòng)接收程序會(huì)自動(dòng)讀取報(bào)文，同時(shí)發(fā)送一個(gè)接收事件。作為應(yīng)用程序的接收線程在等待到該事件后，調(diào)用CAN_GetNextReceivedFrame（…）即可進(jìn)行CAN數(shù)據(jù)報(bào)文的讀取。需要注意的是函數(shù)CAN_GetNextReceivedFrame每執(zhí)行一次，只是讀取了一幀CAN數(shù)據(jù)報(bào)文，如果在應(yīng)用程序中需要將最新的數(shù)據(jù)全部讀出，只需反復(fù)調(diào)用該函數(shù)，直到該函數(shù)的返回值為FALSE。

接收線程部分代碼：

DWORD CEM9000_CAN::ReadThreadFunc( LPVOID lparam )
{
CEM9000_CAN *ceCAN = (CEM9000_CAN*)lparam;
BOOL bResult;
while( 1 )
{
if(WaitForSingleObject(ceCAN->m_hReadCloseEvent,0 )==WAIT_OBJECT_0 )
{
break;
}
// 等待接收事件觸發(fā)，使用以下代碼
WaitForSingleObject( ceCAN->m_hRxEvent, INFINITE );
// 若采用定時(shí)查詢，則調(diào)用Sleep(..)即可，Sleep的時(shí)間由應(yīng)用程序確定
// Sleep( 50 );

ceCAN->m_nRxCounter = 0；
for( ; ; )
{
// 讀取已接收的所有數(shù)據(jù)幀
bResult=CAN_GetNextReceivedFrame(ceCAN->m_hCAN,&ceCAN->RxMFrame[ceCAN->m_nRxCounter] );
if( !bResult )
{
break;
}
ceCAN->m_nRxCounter++;
}
if(ceCAN->m_nRxCounter>0 )
{
// 調(diào)用回調(diào)函數(shù)，進(jìn)行必要的數(shù)據(jù)處理
ceCAN->OnRead( ceCAN->m_pCANOwner );
}
}
return 0;
}

CAN數(shù)據(jù)報(bào)文的發(fā)送比較簡(jiǎn)單，應(yīng)用程序直接調(diào)用函數(shù)CAN_SendFrame（…）即可，該函數(shù)的功能只是將需要發(fā)送的數(shù)據(jù)填入驅(qū)動(dòng)的發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，真正的數(shù)據(jù)發(fā)送是由驅(qū)動(dòng)程序中的發(fā)送線程自動(dòng)完成的。若用戶需要查看數(shù)據(jù)是否發(fā)送成功，可以通過(guò)檢查驅(qū)動(dòng)的相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)DriversStatistics來(lái)判斷，其中NumTxSuccessful為CAN數(shù)據(jù)幀成功發(fā)送統(tǒng)計(jì)數(shù)，每成功發(fā)送一次CAN數(shù)據(jù)幀，該計(jì)數(shù)值自動(dòng)加1。

3、CAN通訊的出錯(cuò)處理
在can_api.h文件對(duì)于CAN通訊所返回的錯(cuò)誤代碼分別定義如下：

錯(cuò)誤代碼可通過(guò)API函數(shù)CAN_GetError(HANDLE hDevice, DWORD *ErrorPtr)來(lái)獲取。一般來(lái)說(shuō)出現(xiàn)前面兩個(gè)錯(cuò)誤：CANCONTROLLER_WARNING_LIMIT_REACHED和CANCONTROLLER_ERROR_PASSIVE，CAN通訊口還可恢復(fù)，一旦CAN接口成功接收或發(fā)送一幀數(shù)據(jù)，CAN接口又可回到正常工作狀態(tài)。而對(duì)于出現(xiàn)其余的三項(xiàng)錯(cuò)誤，我們建議在應(yīng)用程序最好是做復(fù)位CAN接口的操作，即通過(guò)函數(shù)調(diào)用先關(guān)閉CAN口然后再重新初始化該接口。

在英創(chuàng)公司提供的應(yīng)用光盤中有具體CAN接口的測(cè)試代碼，可供客戶參考測(cè)試。