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公司的產品，被全球超過10萬的嵌入式開發工程師驗證和使用，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工具。 RealView MDK集成了業內最領先的技術，包括μVision3集成開發環境與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為開發環境，敘述了CAN總線的軟件開發過程，并給出了仿真結果。
RealView MDK是ARM公司的產品，被全球超過10萬的嵌入式開發工程師驗證和使用，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工具。 RealView MDK集成了業內最領先的技術，包括μVision3集成開發環境與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。
當前多數基于ARM的開發工具都有仿真功能，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。開發工程師在無硬件的情況下即可開始軟件開發和調試，使軟硬件開發同步進行，大大縮短開發周期。而一般的ARM開發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(Controller Area Net)是一種現場總線，主要用于各種過程檢測及控制。CAN最初是由德國BOSCH公司為汽車監測和控制而設計的，目前CAN已逐步應用到其它工業控制中，現已成為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)確定總線訪問優先級，可編程的傳輸速率(高達1Mb／s)，多播和廣播報文功能，數據長度從0到8字節，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個發送緩沖區、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總線收發器。CAN總線控制器控制著數據的發送和接收。
CAN總線發送數據的過程為：CPU通過內部總線向CAN控制器的發送寄存器里填寫需要發的數據，然后啟動CAN控制器的發送使能，發送的數據分別經過位流管理器(變成在總線上發送的二進制碼)、錯誤管理邏輯(負責檢測總線狀態及發送是否出現錯誤)及位時序邏輯(管理數據在總線上的發送時序)、 CAN收發器(負責把位流數據轉換成CAN總線夠傳輸的差分電平)，這樣就完成了一幀CAN數據的發送。
CAN總線的接收與CAN數據的發送是一個相反的過程，當CAN收發器檢測到CAN總線上有數據時，CAN收發器把CAN總線上的差分信號轉換成位流數據，經過錯誤管理器及位時序邏輯單元對位數據流和時序進行檢查，再經過位流管理器把位流數據轉換成字節數據并存放到接收緩沖器中，當一幀數據接收完了之后則由接收緩沖器產生數據接收中斷(通知CPU已經接收到一幀新數據)，并將產生的各種狀態通過狀態寄存器的值來表示。
2 系統軟件設計
本文所述系統實現的功能為：LPC2378的兩個CAN控制模塊各作為獨立的CAN總線節點，實現它們之間的通信。為構建一個完整的CAN總線仿真環境，軟件設計所實現的功能為：仿真一A／D轉換通道，A／D轉換后的數值傳給CAN模塊2，CAN模塊l接收來自CAN模塊2的數據。數據傳送通道為A／D轉換→CAN2→CANl。
2．1 定義一幀CAN數據的格式
2．2 初始化CAN控制器
、
2．3 中斷服務程序
每當發送完一幀數據，或接收到一幀數據時都觸發中斷。
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狀態標記的；#表示是哪一個CAN模塊；ID表示CAN消息的標識，在發送或接收時使用；Dir表示CAN消息的傳送方向；Xmit表示CAN控制器發送消息；Rec表示CAN控制器接受消息；Len表示一幀中數據場長度；data表示所傳送的具體數據場。
從仿真結果中可以看出，CAN模塊2發送數據(Xmit)，CAN模塊1接收數據(Rec)，數據場長度3個字節，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。在嵌入式系統的前期開發中，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同步進行，有效縮短產品的設計開發周期。
此內容為AET網站原創，未經授權禁止轉載。