基于RealView MDK的CAN總線仿真研究
曲阜師范大學 邵長彬 李洪亮
摘要： RealView MDK是ARM公司的產(chǎn)品，被全球超過10萬的嵌入式開發(fā)工程師驗證和使用，是ARM公司目前最新推出的針對各種嵌入式處理器的軟件開發(fā)工具。 RealView MDK集成了業(yè)內最領先的技術，包括μVision3集成開發(fā)環(huán)境與RealView編譯器。支持ARM7、ARM9和最新的Cortex-M3核處理器，自動配置啟動代碼，集成FLASH燒寫模塊，強大的SimulaTIon設備模擬、性能分析等功能。
Abstract：
Key words :
RealView MDK具有強大的仿真功能，能仿真很多ARM芯片內部外設。文章以RealView MDK為開發(fā)環(huán)境，敘述了CAN總線的軟件開發(fā)過程，并給出了仿真結果。
RealView MDK是ARM公司的產(chǎn)品，被全球超過10萬的嵌入式開發(fā)工程師驗證和使用，是ARM公司目前最新推出的針對各種嵌入式處理器的軟件開發(fā)工具。 RealView MDK集成了業(yè)內最領先的技術，包括μVision3集成開發(fā)環(huán)境與RealView編譯器。支持ARM7、ARM9和最新的Cortex-M3核處理器，自動配置啟動代碼，集成FLASH燒寫模塊，強大的SimulaTIon設備模擬、性能分析等功能。
當前多數(shù)基于ARM的開發(fā)工具都有仿真功能，但是僅僅局限于對內核指令集的仿真。而RealView MDK的設備模擬器可以仿真整個目標硬件，包括快速指令集仿真、外部信號和I／O仿真、中斷過程仿真、片內外圍設備仿真等。開發(fā)工程師在無硬件的情況下即可開始軟件開發(fā)和調試，使軟硬件開發(fā)同步進行，大大縮短開發(fā)周期。而一般的ARM開發(fā)工具僅提供指令集模擬器，只能支持ARM內核模擬調試。
CAN總線即控制器局域網(wǎng)(Controller Area Net)是一種現(xiàn)場總線，主要用于各種過程檢測及控制。CAN最初是由德國BOSCH公司為汽車監(jiān)測和控制而設計的，目前CAN已逐步應用到其它工業(yè)控制中，現(xiàn)已成為ISO-11898國際標準。
1 LPC2378的CAN總線控制器說明
LPC2378是NXP公司推出的ARM7微控制器，它包含有2路獨立的CAN模塊，其CAN控制器的特點是：兼容CAN規(guī)范2．0B，多主機結構，帶有無破壞性的位仲裁，由報文標識符(1l位或29位)確定總線訪問優(yōu)先級，可編程的傳輸速率(高達1Mb／s)，多播和廣播報文功能，數(shù)據(jù)長度從0到8字節(jié)，強大的錯誤處理能力，非歸零(NRZ)編碼／譯碼，帶有位填充。
每個CAN總線控制器包括：APB總線接口、驗收濾波器接口、向量中斷控制器接口、通用狀態(tài)寄存器接口，這些接口連接芯片內部；還包括接口管理單元、3個發(fā)送緩沖區(qū)、2個接收緩沖器、錯誤管理邏輯單元、位時序邏輯、位流處理。芯片外部外接CAN總線收發(fā)器。CAN總線控制器控制著數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。
CAN總線發(fā)送數(shù)據(jù)的過程為：CPU通過內部總線向CAN控制器的發(fā)送寄存器里填寫需要發(fā)的數(shù)據(jù)，然后啟動CAN控制器的發(fā)送使能，發(fā)送的數(shù)據(jù)分別經(jīng)過位流管理器(變成在總線上發(fā)送的二進制碼)、錯誤管理邏輯(負責檢測總線狀態(tài)及發(fā)送是否出現(xiàn)錯誤)及位時序邏輯(管理數(shù)據(jù)在總線上的發(fā)送時序)、 CAN收發(fā)器(負責把位流數(shù)據(jù)轉換成CAN總線夠傳輸?shù)牟罘蛛娖?，這樣就完成了一幀CAN數(shù)據(jù)的發(fā)送。
CAN總線的接收與CAN數(shù)據(jù)的發(fā)送是一個相反的過程，當CAN收發(fā)器檢測到CAN總線上有數(shù)據(jù)時，CAN收發(fā)器把CAN總線上的差分信號轉換成位流數(shù)據(jù)，經(jīng)過錯誤管理器及位時序邏輯單元對位數(shù)據(jù)流和時序進行檢查，再經(jīng)過位流管理器把位流數(shù)據(jù)轉換成字節(jié)數(shù)據(jù)并存放到接收緩沖器中，當一幀數(shù)據(jù)接收完了之后則由接收緩沖器產(chǎn)生數(shù)據(jù)接收中斷(通知CPU已經(jīng)接收到一幀新數(shù)據(jù))，并將產(chǎn)生的各種狀態(tài)通過狀態(tài)寄存器的值來表示。
2 系統(tǒng)軟件設計
本文所述系統(tǒng)實現(xiàn)的功能為：LPC2378的兩個CAN控制模塊各作為獨立的CAN總線節(jié)點，實現(xiàn)它們之間的通信。為構建一個完整的CAN總線仿真環(huán)境，軟件設計所實現(xiàn)的功能為：仿真一A／D轉換通道，A／D轉換后的數(shù)值傳給CAN模塊2，CAN模塊l接收來自CAN模塊2的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)傳送通道為A／D轉換→CAN2→CANl。
2．1 定義一幀CAN數(shù)據(jù)的格式
2．2 初始化CAN控制器
、
2．3 中斷服務程序
每當發(fā)送完一幀數(shù)據(jù)，或接收到一幀數(shù)據(jù)時都觸發(fā)中斷。
2．4 主程序流程圖
3 仿真結果
編譯并運行程序，打開CAN總線的CommunicaTIon菜單項，可以看到圖3所示的仿真結果。其中Number表示CAN消息的序號；States表示CAN消息的時間戳，它們是使用CPU狀態(tài)標記的；#表示是哪一個CAN模塊；ID表示CAN消息的標識，在發(fā)送或接收時使用；Dir表示CAN消息的傳送方向；Xmit表示CAN控制器發(fā)送消息；Rec表示CAN控制器接受消息；Len表示一幀中數(shù)據(jù)場長度；data表示所傳送的具體數(shù)據(jù)場。
從仿真結果中可以看出，CAN模塊2發(fā)送數(shù)據(jù)(Xmit)，CAN模塊1接收數(shù)據(jù)(Rec)，數(shù)據(jù)場長度3個字節(jié)，達到了預期的仿真效果。
4 結束語
RealView MDK具有強大的仿真功能，不僅能仿真CAN總線，還能仿真GPIO、I2C、SPI、A／D、D／A轉換等。在嵌入式系統(tǒng)的前期開發(fā)中，我們可以利用其仿真功能，不受硬件和地點的限制，使硬件和軟件的開發(fā)同步進行，有效縮短產(chǎn)品的設計開發(fā)周期。
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