LPC1768/1769之CAN控制器概述(附庫函數下載地址)

一、背景：
        使用LPC1769來做CAN的收發，在此對使用LPC1769的CAN控制器進行收發做個總結和記錄，以備下
    次開發快速上手使用。
        附：LPC1768/1769除了支持最高頻率不同以外，其它基本上一致。

二、正文：
        先貼一張LPC1769 CAN控制器的方框圖：

　　.

        由上圖可見，整個CAN控制器一頭是CPU，另一頭是CAN收發器：
　　　　 CAN收發器負責CAN數據與CAN網絡的通信。CAN內核模塊解析和封裝要發送到CAN收發器以及從CAN
　　 收發器發過來的數據，此處CAN內核工作由硬件自行完成。
　　　　 CPU通過APB總線即可設置CAN控制器狀態，以及讀取中斷信息和中斷狀態。
　　　　 一共有3個發送緩沖器（郵箱），這樣就可以保證，最少可以發送3組並發的CAN數據；2個接收緩沖
　　 器（郵箱），這樣就可以在CPU處理1個郵箱的接收數據的同時，還能用另一個郵箱接收網絡上的數據。
　　　　 LPC1769 CAN的驗收濾波器比較特殊，它是一個獨立於CAN控制器的器件，也屬於一種外設，不過
　　 比較特殊的是，它是服務於CAN控制器的外設，這么做的意義就在於，驗收濾波這方面，不再需要軟件來
　　 來做任何事情，直接由硬件來實現查表算法，節省寶貴的CPU資源，由於它也算是一個獨立的外設，運用
　　 起來也比較復雜，而本篇篇幅有限，暫不詳述，下次再另開篇博客來說。
　　　　 至此，LPC1769 CAN的結構就介紹完畢，接下說明，做哪些事情可讓其開始正確收發CAN數據。

        CAN1/2 使用以下寄存器進行設置：
        a）電源使能：在PCONP 寄存器中，設置PCAN1/2。
        注：復位時，CAN1/2 會被使能（PCAN1/2=0）。
        b）時鍾使能：在PCLK_SEL0 寄存器中選擇PCLK_CAN1/2 和驗收濾波器的PCLK_ACF。
        注：如果所需使用的 CAN 波特率必須高於100kbit/s（參見表16.12），那么就不能選擇IRC
　　　　 作為時鍾源。
        c）喚醒：CAN 控制器能夠將微控制器從掉電模式喚醒。
        d）引腳：通過PINSEL 寄存器選擇CAN1/2 引腳，並通過PINMODE 寄存器選擇引腳模式。
        e）中斷：CAN 中斷是通過CAN1/2IER 寄存器來使能的。中斷的使能是通過在NIVC 中使
        用相應的中斷設置使能寄存器（Interrupt Set Enable register）來實現的。
        f）CAN 控制器初始化：在CANNOD 寄存器中設置。

        以上為數據手冊介紹的CAN控制器初始化過程，白話點說：
        "a)"CAN是LPC1769的外設器件，要讓其工作，首先要設置PCONP，該寄存器的各個位來決定外設
            的時鍾是否打開或關閉，若某個外設不被使用，則關閉它，以達到節省功耗的目的；此處要需
　　　　　　　要使用CAN，所以先打開CAN的外設時鍾。
        "b)"其次，外設若要正常工作，則均需要一個合適的時鍾頻率，通PCLK_SEL0l來決定CAN的外設
            時鍾來源，以及大小。
        "c)"為了進一步減少MCU的功耗，當CAN網絡上沒有數據傳輸時，也沒有CAN中斷在處理，並且對應
　　　　　　　的睡眠位被置“1”，CAN外設會進入睡眠狀態，若CAN總線上出現了顯性位，則CAN外設從睡眠
　　　　　　　狀態被喚醒。同時，若已配置了相關位，且此時整個MCU都進入掉電或者深度睡眠模式，則CAN
　　　　　　　也可將MCU喚醒 
        "d)"配置CAN的收發引腳，無需多言，告訴CAN控制器，從哪個引腳收發CAN數據。
        "e)"配置CAN的各種中斷使能條件，此處使能了發送/接收中斷，錯誤中斷；以及配置NVIC內
            CAN外設中斷。
        "f)"配置CAN相關的參數，譬如波特率等等。
        至此，CAN控制器初始化部分完成，還需要做接收和發送函數，以及中斷函數，來實現CAN的收發
    ，和錯誤管理。
        當然，在CAN控制器初始化部分，波特率的參數設置還有許多要說，本篇篇幅有限，暫不詳述，下次
    再開篇博客進行介紹。
        CAN中斷函數：
        /*----------------- INTERRUPT SERVICE ROUTINES --------------------------*/
        /*********************************************************************//**
         * @brief        CAN_IRQ Handler, control receive message operation
         * param[in]    none
         * @return         none
         **********************************************************************/
        void CAN_IRQHandler()
        {
            uint8_t IntStatus;
            uint32_t data1;
            /* get interrupt status
             * Note that: Interrupt register CANICR will be reset after read.
             * So function "CAN_IntGetStatus" should be call only one time
             */
            // 以下函數獲取的是CAN1ICR/CAN2ICR的寄存器數據，該寄存器指明了中斷來源
            IntStatus = CAN_IntGetStatus(LPC_CAN1);if((IntStatus>>0)&0x01) {// 接收中斷
            }
            ...
            // 省略的內容為，根據寄存器的各位的中斷來源數據來解析中斷信息。
　　　　　　　// IntStatus = CAN_IntGetStatus(LPC_CAN2);
　　　　　　 // if(...) ...
        }
        
        CAN接收函數：
        此函數為NXP提供的庫函數，庫函數下載鏈接在本文第三部分，該函數做的內容無非就是，在中
    斷內，檢查兩個接收郵箱內是否有信息，若有，則將信息提取。
    /********************************************************************//**
     * @brief        Receive message data
     * @param[in]    CANx pointer to LPC_CAN_TypeDef, should be:
     *                 - LPC_CAN1: CAN1 peripheral
     *                 - LPC_CAN2: CAN2 peripheral
     * @param[in]    CAN_Msg point to the CAN_MSG_Type Struct, it will contain received
     *              message information such as: ID, DLC, RTR, ID Format
     * @return         Status:
     *                 - SUCCESS: receive message successfully
     *                 - ERROR: receive message unsuccessfully
     *********************************************************************/
    Status CAN_ReceiveMsg (LPC_CAN_TypeDef *CANx, CAN_MSG_Type *CAN_Msg)
    {
        uint32_t data;
    
        CHECK_PARAM(PARAM_CANx(CANx));
    
        //check status of Receive Buffer
        if((CANx->SR &0x00000001))
        {
            /* Receive message is available */
            /* Read frame informations */
            CAN_Msg->format   = (uint8_t)(((CANx->RFS) & 0x80000000)>>31);
            CAN_Msg->type     = (uint8_t)(((CANx->RFS) & 0x40000000)>>30);
            CAN_Msg->len      = (uint8_t)(((CANx->RFS) & 0x000F0000)>>16);
    
    
            /* Read CAN message identifier */
            CAN_Msg->id = CANx->RID;
    
            /* Read the data if received message was DATA FRAME */
            if (CAN_Msg->type == DATA_FRAME)
            {
                /* Read first 4 data bytes */
                data = CANx->RDA;
                *((uint8_t *) &CAN_Msg->dataA[0])= data & 0x000000FF;
                *((uint8_t *) &CAN_Msg->dataA[1])= (data & 0x0000FF00)>>8;;
                *((uint8_t *) &CAN_Msg->dataA[2])= (data & 0x00FF0000)>>16;
                *((uint8_t *) &CAN_Msg->dataA[3])= (data & 0xFF000000)>>24;
    
                /* Read second 4 data bytes */
                data = CANx->RDB;
                *((uint8_t *) &CAN_Msg->dataB[0])= data & 0x000000FF;
                *((uint8_t *) &CAN_Msg->dataB[1])= (data & 0x0000FF00)>>8;
                *((uint8_t *) &CAN_Msg->dataB[2])= (data & 0x00FF0000)>>16;
                *((uint8_t *) &CAN_Msg->dataB[3])= (data & 0xFF000000)>>24;
    
            /*release receive buffer*/
            CANx->CMR = 0x04;
            }
            else
            {
                /* Received Frame is a Remote Frame, not have data, we just receive
                 * message information only */
                CANx->CMR = 0x04; /*release receive buffer*/
                return SUCCESS;
            }
        }
        else
        {
            // no receive message available
            return ERROR;
        }
        return SUCCESS;
    }
        
        CAN發送函數：
        該函數還是庫函數，即依次查詢3個發送郵箱的狀態，若郵箱狀態為空，則將數據填充到該郵箱
    並置位發送標志，然后由CAN內核模塊硬件自動發送。發送的優先級在寄存器內均可配置，不詳述。
    篇幅不想過長，因此查詢郵箱2/3代碼部分省略。
    /********************************************************************//**
     * @brief        Send message data
     * @param[in]    CANx pointer to LPC_CAN_TypeDef, should be:
     *                 - LPC_CAN1: CAN1 peripheral
     *                 - LPC_CAN2: CAN2 peripheral
     * @param[in]    CAN_Msg point to the CAN_MSG_Type Structure, it contains message
     *                 information such as: ID, DLC, RTR, ID Format
     * @return         Status:
     *                 - SUCCESS: send message successfully
     *                 - ERROR: send message unsuccessfully
     *********************************************************************/
    Status CAN_SendMsg (LPC_CAN_TypeDef *CANx, CAN_MSG_Type *CAN_Msg)
    {
        uint32_t data;
        CHECK_PARAM(PARAM_CANx(CANx));
        CHECK_PARAM(PARAM_ID_FORMAT(CAN_Msg->format));
        if(CAN_Msg->format==STD_ID_FORMAT)
        {
            CHECK_PARAM(PARAM_ID_11(CAN_Msg->id));
        }
        else
        {
            CHECK_PARAM(PARAM_ID_29(CAN_Msg->id));
        }
        CHECK_PARAM(PARAM_DLC(CAN_Msg->len));
        CHECK_PARAM(PARAM_FRAME_TYPE(CAN_Msg->type));
    
        //Check status of Transmit Buffer 1
        if (CANx->SR & (1<<2))
        {
            /* Transmit Channel 1 is available */
            /* Write frame informations and frame data into its CANxTFI1,
             * CANxTID1, CANxTDA1, CANxTDB1 register */
            CANx->TFI1 &= ~0x000F0000;
            CANx->TFI1 |= (CAN_Msg->len)<<16;
            if(CAN_Msg->type == REMOTE_FRAME)
            {
                CANx->TFI1 |= (1<<30); //set bit RTR
            }
            else
            {
                CANx->TFI1 &= ~(1<<30);
            }
            if(CAN_Msg->format == EXT_ID_FORMAT)
            {
                CANx->TFI1 |= (0x80000000); //set bit FF
            }
            else
            {
                CANx->TFI1 &= ~(0x80000000);
            }
    
            /* Write CAN ID*/
            CANx->TID1 = CAN_Msg->id;
    
            /*Write first 4 data bytes*/
            data = (CAN_Msg->dataA[0])|(((CAN_Msg->dataA[1]))<<8)|
　　　　　　　　　　   ((CAN_Msg->dataA[2])<<16)|((CAN_Msg->dataA[3])<<24);
            CANx->TDA1 = data;
    
            /*Write second 4 data bytes*/
            data = (CAN_Msg->dataB[0])|(((CAN_Msg->dataB[1]))<<8)|
　　　　　　　　　　  ((CAN_Msg->dataB[2])<<16)|((CAN_Msg->dataB[3])<<24);
            CANx->TDB1 = data;
    
             /*Write transmission request*/
             // 注意該值，置位發送郵箱1，告知硬件，郵箱1的信息已經填充完畢可發送。
             CANx->CMR = 0x21;
             return SUCCESS;
        }
        //check status of Transmit Buffer 2
        else if(CANx->SR & (1<<10))
        {
            /* Transmit Channel 2 is available */
            /* Write frame informations and frame data into its CANxTFI2,
             * CANxTID2, CANxTDA2, CANxTDB2 register */
             ...
             /*Write transmission request*/
             // 注意該值，置位發送郵箱2，告知硬件，郵箱2的信息已經填充完畢可發送。
            CANx->CMR = 0x41;
            return SUCCESS;
        }
        //check status of Transmit Buffer 3
        else if (CANx->SR & (1<<18))
        {
            /* Transmit Channel 3 is available */
            /* Write frame informations and frame data into its CANxTFI3,
             * CANxTID3, CANxTDA3, CANxTDB3 register */
             ...
            /*Write transmission request*/
             // 注意該值，置位發送郵箱3，告知硬件，郵箱3的信息已經填充完畢可發送。
            CANx->CMR = 0x81;
            return SUCCESS;
        }
        else
        {
            // 所有郵箱都處於非空閑狀態，無法發送
            return ERROR;
        }
    }

    至此，有了初始化部分，CAN中斷函數，CAN發送、接收函數，也就實現了CAN數據的收發。
    濾波以波特率以及CAN總線錯誤處理，下次再開博客詳述。

三、參考文檔
    LPC175x_6x CMSIS-Compliant Standard Peripheral Firmware Driver Library (Keil, IAR, GNU)
    　　https://www.lpcware.com/content/nxpfile/lpc175x6x-cmsis-compliant-standard-peripheral-firmware-driver-library-keil-iar-gnu

至此，記錄完畢。

記錄時間：2016-11-28
記錄地點：深圳WZ