CAN總線單濾波驗收碼和屏蔽碼換算程序的開發

趙 佳

（中通客車控股股份有限公司，山東 聊城 252000）

隨著CAN總線通訊技術在商用車上的廣泛應用，研究分析CAN總線傳輸的數據信息對于檢測電器故障有很大幫助[1]。中通客車選擇較實用的周立功USBCAN-Ⅱ板卡和ZLG CANTest通用測試軟件為工具采集報文數據。使用中默認驗收碼為0x00000000，屏蔽碼為0xFFFFFFFF，數據顯示域采集到的是CAN總線中所有交換的通訊數據。要想單獨采集某一特定ID的數據，必須根據ID正確設置驗收碼和屏蔽碼。筆者根據USBCAN-Ⅱ板卡內部的SJA1000獨立CAN控制器的濾波原理，應用VB語言開發出一套針對SJA1000芯片的單濾波驗收碼和屏蔽碼換算程序。

1 SJA1000獨立CAN控制器

SJA1000是Philips公司PCA82C200的替代產品。它是應用于汽車和一般工業環境的獨立CAN總線控制器，具有完成CAN通信協議所要求的全部功能[2-3]。SJA1000芯片是目前廣泛流行的CAN總線器件之一，經過簡單總線連接的SJA1000，可實現CAN總線的物理層和數據鏈路層的所有功能。圖1是SJA1000芯片的硬件結構框圖。

CAN核心模塊負責CAN信息幀的收發和CAN協議的實現，接口管理邏輯負責同外部主控制器的接口。該單元中的每一個寄存器都可由主控制器通過SJA 1000的地址/數據總線訪問[4-5]。發送緩沖區可存貯一個長度為13個字節的完整信息幀。主控制器可直接將標識符和數據送入發送緩沖區，然后置位命令寄存器CMR中的發送請求位TR，啟動CAN核心模塊讀取發送緩沖區中的數據。按CAN協議封裝成一完整CAN信息幀，通過收發器發往總線。驗收濾波器單元負責完成接收信息的濾波功能，只有驗收濾波通過且無差錯，才把接收的信息幀送入接收FIFO緩沖區，且置位接收緩沖區狀態標志SR.0，表明接收緩沖區中已有成功接收的信息幀[6-9]。

SJA1000有兩種工作模式：基本模式和增強模式。在基本模式下，SJA1000只可收發標準數據幀（標準數據幀的標識符為11位），且錯誤報警的極限值不能修改；在增強模式下，SJA1000既可接收標準數據幀，也可接收擴展數據幀（擴展數據幀的標識符為29位），并且可修改錯誤報警的極限值[10]。SJA1000具有更加靈活的濾波方式，能夠根據數據幀的標識符有選擇地接收一些數據幀。

2 SJA1000濾波器工作原理

SJA1000驗收濾波器由4個驗收碼寄存器（ACR0、ACR1、ACR2、ACR3） 和 4 個驗收屏蔽寄存器（AMR0、AMR1、AMR2、AMR3）組成[11]。這8 個寄存器在 SJA1000的復位模式下可由主控制器設置。通過對這些寄存器的設置，可對接收信息構成非常靈活的濾波。SJA1000兼容CAN2.0B技術規范，具有標準幀和擴展幀兩種幀格式。每種幀格式都有單濾波和雙濾波功能，所以SJA1000共有四種濾波方式。客車CAN通訊遵循的SAE J1939協議基于CAN2.0B規范，但只使用擴展幀格式全面定義整車網絡的標準化通信。因此，本文主要研究濾波方式為單濾波，接收幀為擴展幀時的情形。圖2為擴展幀單濾波工作邏輯流程圖。

單濾波驗收濾波器由4個驗收碼寄存器和4個驗收屏蔽寄存器組成，總線上的信息只有通過了它的驗收濾波才予以接收。從圖2中可以看出，接受信息位首先與驗收代碼位進行同或邏輯計算，結果再與驗收屏蔽位進行或邏輯計算，最后經過與門判斷是否接收。如果把相應的一個驗收碼寄存器和驗收屏蔽寄存器看作一組，那么四組寄存器共32位，而接收的CAN信息位（29位擴展幀標識符ID+1位遠程傳輸請求位RTR）為30位，ACR3和AMR3的最后兩位需進行置位處理[12]。

3 單濾波驗收碼和屏蔽碼換算程序開發

在實際應用中，常用8位十六進制數表示CAN擴展幀的ID。在進行驗收碼換算程序設計時，必須先把十六進制的數據表示成二進制的數據。在十六進制轉二進制的過程中，8位十六進制數表示為32位二進制后要舍去前3位。這是因為SAE J1939中定義擴展幀的ID為29位，十六進制轉為二進制后的前3位無效。而在計算驗收碼時，需在29位二進制的數的后面補上“011”3位湊足32位，然后再轉換為十六進制的驗收碼。“011”中的“0”是SAE J1939中RTR的規定值，“11”是對ACR3的最后兩位的置位。

通過以上分析，可以應用VB語言制作一個計算CAN擴展幀ID單濾波驗收碼和屏蔽碼的簡單程序。

部分主要程序代碼如下：

其中：ch（）為 16 進制轉二進制的函數，xch（）為二進制轉十六進制的函數[13]。

編寫完成后生成exe格式的可執行文件，通過計算發動機水溫信號的ID的驗收碼和屏蔽碼進行驗證，結果換算成功。如圖3所示。

這個小程序解決了利用USBCAN-Ⅱ板卡，采集客車CAN通訊測試中某一特定ID數據的問題。對降低換算時間，提高數據采集效率有很大幫助。

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