LPC11Cx系列CAN總線位定時參數計算方法校正

引言
LPC11Cx系列是NXP公司的高性價比Cortex—M0構架ARM微控制器產品，內嵌CAN總線控制器。CAN總線位定時參數決定CAN總線能否按給定速率正常通信及其穩定性，但在實踐中發現，原版用戶手冊及國內譯本在CAN總線位定時參數配置寄存器的表述上有誤，導致用戶CAN總線無法正常通信。下面將校正錯誤，并給出CAN總線位定時參數具體計算實例。

1 位定時時序及參數
依據CAN總線規范，LPC11Cx系列的位時間被分成4個段：同步段、時間傳播段、相位緩沖區段1和相位緩沖區段2，位時序如圖1所示。

圖1中，每一個段包含有一個指定的、可編程的時間量子數，如表1所列。

表1中，時間量子tq是位時間長度的基本時間單元，tq與CAN總線控制器的系統時鐘fsys可確定參數BRP，即tq=BRP／fsys。同步段SYNC_SEG是位時間的第一部分，CAN總線的邊沿電平會在這里發生。傳播時間段PROP_SEG用于對CAN總線網絡內的物理延遲時間進行補償。
相位緩沖區段TSEG1和TSEG2包圍著采樣點。(重新)同步跳轉寬度SJW實現對邊沿相位誤差作出補償。

2 位定時寄存器描述校正
LPC11Cx系列CAN總線的位時間參數通過其內部的32位控制寄存器CANBT來定義及編程。CANBT寄存器的詳細描述如表2所列。

請注意，表2中上標注*表示硬件把寫入這些位的值理解為位值+1。NXP公司原版用戶手冊及國內譯本還同時標注了SJW、TSEG2，說明這兩項也需進行位值+1處理，但這么做得出的位定時參數無法使CAN總線正常通信。

3 位定時參數計算
根據表1各定時位段定義，設目標系統晶振頻率為12 MHz，經過LPC11Cx內部PLL鎖相環電路倍頻后，系統時鐘頻率fsys為48 MHz。現要求CAN總線速率fc為500 kHz，則CAN總線時鐘周期tc=1／fc=1／500 kHz=2μs，位定時參數計算如下。
首先，將系統時鐘頻率fsys進行6分頻，即fsys／(BRP+1)=fsys／6=48 MHz／6=8 MHz，由此確定參數BRP=0x000101，而時間量子tq=1／8 MHz=0．125μs，CAN總線時鐘周期tc包含的時間量子tq的個數為：tc／tq=2 μs／0．125 μs=16。
然后，根據CAN總線傳輸介質及應用場合的電磁干擾狀況，適當確定CAN總線位定時寄存器CANBT的SJW、TSEG1、TSEG2的值，使這3項位值之和等于16。這里對3項位值取值為：SJW=0x11，TSEG1=0x0110，TSEG2=0x111，并滿足：SJW+(TSEG1+1)+TSEG2=16。
最后，將上述位值組合，確定位定時參數值為0x76C5，這個值將被配置寫入到位定時寄存器CANBT中。在Cortex—M0的CMSIS軟件開發標準框架下，可很方便地調用LPC11Cx片上CAN API函數集來編程，如下語句即可實現寄存器CANBT的位定時參數配置：
／*CAN總線波特率與時鐘初始化*／
INT32U CanApiClkInitTable[2]={
0x00000000UL，
／*CAN時鐘分頻寄存器CANCLKDIV分頻值為1*／
0x000076C5UL／*配置定時寄存器CANBTR值為0x76C5*／
}；

結語
實踐表明，在改變系統時鐘頻率、CAN總線通信速率及CANBT寄存器的各項位值的情況下，校正之后的位定時參數計算方法所獲得的參數值均能滿足CAN總線正常通信的要求，消除了用戶手冊誤導。如何提高CAN總線通信的可靠性，在位定時方面還需要根據CAN總線的具體工作狀況不斷進行實驗，并對CANBT寄存器的各項位值仔細調整而得到最佳值。