FlexCAN详解

FlexCAN（Flexible Controller Area Network）模块是一种实现了CAN（Controller Area Network）协议的通信控制器，即遵循CAN 2.0B协议规范。FlexCAN广泛应用于需要实时处理、可靠通信和成本效益的汽车串口总线系统中。CAN协议满足了电磁干扰环境下的可靠操作、数据传输速率及带宽要求。 FlexCAN模块由多个子模块组成，其中包括用于存储消息缓冲区的内存区域、Rx全局掩码寄存器、Rx私有掩码寄存器、Rx先进先出队列以及Rx队列标识过滤器等。FlexCAN模块的核心是CAN协议引擎（PE），它负责管理CAN总线上的串行通信，处理消息帧的接收和传输、验证和错误处理。控制器主机接口子模块用于与CPU或其他模块进行通信，实现消息缓冲区的选择、仲裁和ID匹配算法。FlexCAN模块还通过总线接口单元提供了时钟、地址、数据总线或中断输出以及测试信号的访问。 FlexCAN模块的主要特征包括完全支持CAN2.0B协议，支持标准数据帧和扩展数据帧，数据长度可从0到8字节；具有可编程控制的波特率，最高可达1Mbps；支持0～8字节长度的消息缓冲区，每个缓冲区可独立配置为发送或接收缓冲区；消息缓冲区都有其私有的接收掩码控制寄存器；全功能的接收队列最多可以存储6个帧；具有传输中止的能力；可编程的时钟源，支持内部总线时钟或外部晶振；未使用的结构空间可作为普通RAM使用；支持回环模式用于自测试；具有基于16位自由运行定时器的时间戳机制；支持全局网络时间同步；拥有中断掩码功能；支持独立的传输媒介；高优先权信息具有较短响应时间；具备低功耗模式，并能在总线激活时从低功耗模式唤醒。 FlexCAN模块还有几个新特性，如远程请求帧可以被自动或软件处理；在正常模式下具备ID过滤配置的安全机制；“Freeze”模式下进行CAN比特时间设置与配置；发送缓冲区状态指示；接收帧的IDHIT寄存器；SYNC比特状态位；调试寄存器；报文的CRC状态；接收队列全局掩码寄存器；接收缓冲区与队列在匹配过程中的可选优先级；强大的接收队列ID过滤功能，能够匹配接受的ID，最多32个匹配能力；以及100%的FlexCAN以前版本兼容性。 FlexCAN模块支持四种不同的操作模式：正常模式（用户和管理员）、冻结模式、监听模式和回环模式。同时，也具备三种不同的低功耗模式：禁止模式、睡眠模式和停止模式。在正常模式下，FlexCAN模块可以收发数据帧、处理错误，所有CAN协议的功能都是开启的。冻结模式下，FlexCAN模块将停止收发帧，并且失去与CAN总线的同步。监听模式下，FlexCAN模块禁止数据收发，并冻结所有错误计数器，工作在CAN被动错误模式。回环模式允许FlexCAN模块内部进行自测试，发送到接收器的比特流被发送回内部的接收器输入。 FlexCAN模块的这些特征和操作模式，使其成为实现汽车电子控制单元（ECU）间可靠通信的优选方案。它不仅可以满足汽车行业对于稳定性和效率的高要求，同时也为工业控制网络提供了一种高性能、成本效益好、便于扩展的通讯方案。由于其灵活性和兼容性，FlexCAN模块也适用于多种其他场合，如医疗设备、航空航天和工业自动化等领域。在这些领域，实时性、稳定性以及对电磁干扰的抵抗能力都是至关重要的。