LPC1768/1769之CAN控制器概述(附库函数下载地址)

一、背景：
        使用LPC1769来做CAN的收发，在此对使用LPC1769的CAN控制器进行收发做个总结和记录，以备下
    次开发快速上手使用。
        附：LPC1768/1769除了支持最高频率不同以外，其它基本上一致。

二、正文：
        先贴一张LPC1769 CAN控制器的方框图：

　　.

        由上图可见，整个CAN控制器一头是CPU，另一头是CAN收发器：
　　　　 CAN收发器负责CAN数据与CAN网络的通信。CAN内核模块解析和封装要发送到CAN收发器以及从CAN
　　 收发器发过来的数据，此处CAN内核工作由硬件自行完成。
　　　　 CPU通过APB总线即可设置CAN控制器状态，以及读取中断信息和中断状态。
　　　　 一共有3个发送缓冲器（邮箱），这样就可以保证，最少可以发送3组并发的CAN数据；2个接收缓冲
　　 器（邮箱），这样就可以在CPU处理1个邮箱的接收数据的同时，还能用另一个邮箱接收网络上的数据。
　　　　 LPC1769 CAN的验收滤波器比较特殊，它是一个独立于CAN控制器的器件，也属于一种外设，不过
　　 比较特殊的是，它是服务于CAN控制器的外设，这么做的意义就在于，验收滤波这方面，不再需要软件来
　　 来做任何事情，直接由硬件来实现查表算法，节省宝贵的CPU资源，由于它也算是一个独立的外设，运用
　　 起来也比较复杂，而本篇篇幅有限，暂不详述，下次再另开篇博客来说。
　　　　 至此，LPC1769 CAN的结构就介绍完毕，接下说明，做哪些事情可让其开始正确收发CAN数据。

        CAN1/2 使用以下寄存器进行设置：
        a）电源使能：在PCONP 寄存器中，设置PCAN1/2。
        注：复位时，CAN1/2 会被使能（PCAN1/2=0）。
        b）时钟使能：在PCLK_SEL0 寄存器中选择PCLK_CAN1/2 和验收滤波器的PCLK_ACF。
        注：如果所需使用的 CAN 波特率必须高于100kbit/s（参见表16.12），那么就不能选择IRC
　　　　 作为时钟源。
        c）唤醒：CAN 控制器能够将微控制器从掉电模式唤醒。
        d）引脚：通过PINSEL 寄存器选择CAN1/2 引脚，并通过PINMODE 寄存器选择引脚模式。
        e）中断：CAN 中断是通过CAN1/2IER 寄存器来使能的。中断的使能是通过在NIVC 中使
        用相应的中断设置使能寄存器（Interrupt Set Enable register）来实现的。
        f）CAN 控制器初始化：在CANNOD 寄存器中设置。

        以上为数据手册介绍的CAN控制器初始化过程，白话点说：        "a)"CAN是LPC1769的外设器件，要让其工作，首先要设置PCONP，该寄存器的各个位来决定外设
            的时钟是否打开或关闭，若某个外设不被使用，则关闭它，以达到节省功耗的目的；此处要需
　　　　　　　要使用CAN，所以先打开CAN的外设时钟。        "b)"其次，外设若要正常工作，则均需要一个合适的时钟频率，通PCLK_SEL0l来决定CAN的外设
            时钟来源，以及大小。        "c)"为了进一步减少MCU的功耗，当CAN网络上没有数据传输时，也没有CAN中断在处理，并且对应
　　　　　　　的睡眠位被置“1”，CAN外设会进入睡眠状态，若CAN总线上出现了显性位，则CAN外设从睡眠
　　　　　　　状态被唤醒。同时，若已配置了相关位，且此时整个MCU都进入掉电或者深度睡眠模式，则CAN
　　　　　　　也可将MCU唤醒         "d)"配置CAN的收发引脚，无需多言，告诉CAN控制器，从哪个引脚收发CAN数据。        "e)"配置CAN的各种中断使能条件，此处使能了发送/接收中断，错误中断；以及配置NVIC内
            CAN外设中断。        "f)"配置CAN相关的参数，譬如波特率等等。
        至此，CAN控制器初始化部分完成，还需要做接收和发送函数，以及中断函数，来实现CAN的收发
    ，和错误管理。
        当然，在CAN控制器初始化部分，波特率的参数设置还有许多要说，本篇篇幅有限，暂不详述，下次
    再开篇博客进行介绍。
        CAN中断函数：        /*----------------- 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             */
            // 以下函数获取的是CAN1ICR/CAN2ICR的寄存器数据，该寄存器指明了中断来源
            IntStatus = CAN_IntGetStatus(LPC_CAN1);if((IntStatus>>0)&0x01) {// 接收中断            }
            ...            // 省略的内容为，根据寄存器的各位的中断来源数据来解析中断信息。
　　　　　　　// IntStatus = CAN_IntGetStatus(LPC_CAN2);
　　　　　　 // if(...) ...        }
        
        CAN接收函数：
        此函数为NXP提供的库函数，库函数下载链接在本文第三部分，该函数做的内容无非就是，在中
    断内，检查两个接收邮箱内是否有信息，若有，则将信息提取。    /********************************************************************//**
     * @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发送函数：
        该函数还是库函数，即依次查询3个发送邮箱的状态，若邮箱状态为空，则将数据填充到该邮箱
    并置位发送标志，然后由CAN内核模块硬件自动发送。发送的优先级在寄存器内均可配置，不详述。
    篇幅不想过长，因此查询邮箱2/3代码部分省略。    /********************************************************************//**
     * @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*/
             // 注意该值，置位发送邮箱1，告知硬件，邮箱1的信息已经填充完毕可发送。
             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*/
             // 注意该值，置位发送邮箱2，告知硬件，邮箱2的信息已经填充完毕可发送。
            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*/
             // 注意该值，置位发送邮箱3，告知硬件，邮箱3的信息已经填充完毕可发送。
            CANx->CMR = 0x81;            return SUCCESS;
        }        else
        {            // 所有邮箱都处于非空闲状态，无法发送
            return ERROR;
        }
    }

    至此，有了初始化部分，CAN中断函数，CAN发送、接收函数，也就实现了CAN数据的收发。
    滤波以波特率以及CAN总线错误处理，下次再开博客详述。

三、参考文档
    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，记录完毕。