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基于串行外设接口(SPI)的CAN总线隔离扩展设计

时间:2007-1-20栏目:电子通信论文

存器中自左向右发出送到从片(MOSI),同时从片中的数据自右向左发到主片(MISO),经过16位时钟周期完成1个字节的发送。输入字节保留在移位寄存器中,此时SPIINTFLAG位自动置位(如果有中断设置,则产生中断),移位寄存器的数据将被锁存到SPIRXBUF中,此后对SPIRXBUF的读操作将把数据读出。
  
  
  
  
  3)从模式
  
  发送和接收同时工作在从模式下。从模式的显著特征是:不论是发送还是接收始终必须在SPICLK信号作用下进行,并且SPISTE信号必须有效。当SPISTE信号无效时,数据的发送无法进行并且输入的数据视为无效。这是因为输入的时钟信号是与SPICLK的逻辑与操作,而SPICLK信号是SPISTE的反转。这样当SPISTE为高时,就没有时钟信号输入。数据的发送和接收的过程见图3所示,与主模式下基本相似,只是移位寄存器的数据移出和输入方向与之相反。
  
  四、软件设计
  
  SPI通信以一帧CAN报文5个字节为一个传送单元进行信息交换。主片控制着SPICLK信号可在任一时刻启动报文传送;从片在传送报文之前,通过口线向主片发送一个外部中断请求,请求成功后主片输出SPICLK信号来启动从片的报文传送。从片在SPI中断中接收主片传送来的报文;主片在外部中断中完成从片报文的接收。当主片和从片同时都有报文传送时,系统优先传送主片报文,然后再传送从片报文。
  
  1、主片发送,从片接收报文
  
  主片发送报文,从片接收报文软件流程图如图4所示。主片在向从片传送报文前禁止外部中断,也就是禁止从片发送报文。然后从CAN传送缓冲区取一帧报文放入SPI发送暂存器中,再从SPI发送暂存器中取一个字节的数据写到SPITXBUF寄存器中启动SPISIMO引脚上的数据发送,同时,从片响应一个SPI中断开始接收主片发送来的数据,当从片接收到一个字节后,通过口线触发主片的XINT1外部中断来告知主片数据已接收,主片响应了此XINT1外部中断后,再发送下一个字节的数据,当一帧报文传送完成后,主片将外部中断使能,以便接收报文。从片接收完报文后,置报文接收完成标志,以便CPU进行报文的处理。
  
  
  
  2、从片发送,主片接收报文
  
  从片发送报文,主片接收报文软件流程图如图5所示。从片在发送报文前,通过口线向主片发送一个XINT1外部中断,请求报文的发送,当主片响应了此中断时,发送一个伪数据(如#0FFFFh)来告知从片可以开始报文的发送,从片测试到报文请求受理标志置位后,再从CAN传送缓冲区取一帧报文放入SPI发送暂存器中,再从SPI发送暂存器中取一个字节的数据写到SPITXBUF寄存器中,通过口线向主片发送XINT1外部中断,请求主片取数据,主片在XINT1中断服务程序中监测到中断标志置位时,发送伪数据#0FFFFh(启动从片数据发送的SPICLK时钟),然后将收到的字节存入SPI接收缓冲区,从片依次将一帧报文传送完成后,清报文受理标志。主片完成一帧报文接收后,置报文接收完成标志,并退出外部中断,以便CPU进行报文的处理。
  
  
  
  
  3、关键技术的处理
  
  CAN总线上信息的传送都是没有规律随机的,所以用SPI口实现主从系统间信息的传递时,必须考虑当有数据正在从DSP1向DSP2传送时,应该禁止数据从DSP2向DSP1传送,反之也然。否则数据在互传过程中就会出错或丢失,影响CPU的正常工作。为了避免主从报文在发送过程中产生冲突,主片在XINT1中断服务程序中完成一帧报文的接收,从片在SPI中断服务程序中完成报文的接收。在进行报文传送时,不管是主片还是从片只有当一帧报文传送完成后,才能进行下一帧报文的传送。主、从片每发送完一个字节的数据,都有一个应答信号返回标志位(见标志位意义)的判断,以便确认数据是否完整的发送或接收。
  
  由于主片掌握着报文传送的时钟信号,即主动权,所以主片随时都可以进行报文的传送。从片在报文传送前,首先要确认主片此时是否传送空闲,若此时主片正在传送报文,从片等待主片将报文传送完成,再进行报文的传送;若主片正处于传送空闲状态,从片可以开始传送报文。
  
  五、结束语
  
  此CAN总线主从通信控制系统外加一些辅助控制单元(如显控单元,操作键盘等)后可作为从CAN网络的主控制器使用,在主控台CAN网络发生异常不能正常工作时,能够辅助控制分系统的运行,此项设计已经在控制系统中得到了应用。
  
  
  
  
 

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