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SAE J1850 汽车总线协议 VPW 物理层驱动程序在STM32芯片上的实现

时间：2016-05-27 12:03:13      阅读：413      评论：0      收藏：0      [点我收藏+]

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VPW(Variable Pulse Width)是一种可变脉宽调制的汽车总线通讯方式，常用于美系的福特，通用，克莱斯勒等汽车上，主要用途为车用信息中心、仪表显示、故障检测诊断等。

VPW – 以数据位为基本单位进行传输，定义了一个起始位（SOF）：200us 的高电平代表开始进行位传输，定义了一个结束位（EOF）：280us 的低电平表示位传输正常结束，起始位之后的数据位表示方式可认为为：电平不断的翻转，每次产生一次翻转便产生一个新的数据位，这个数据位为“0”还是“1”由翻转时电平的持续时间来决定，数据位“0”用 64us 的低电平或 128us 的高电平表示，数据位“1” 用 64us 的高电平或 128us 的低电平表示。另在网络节点多的时候VPW 针对链路层定义了有效数据域结束位（EOD），帧间仲裁时间（IFS），多数据域时接收节点的应答就绪响应时间（IFR）如下图所示：
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以上为背景知识介绍，下面要根据vpw协议用stm32F429这颗芯片来实现这个协议。如果非要问为什么要用这么高级的芯片？我只能回答你：有钱，任性！
看了上面那张图，一般程序猿脑海里面应该都冒出了不少实现方式，一般来说，有如下几种：

1、普通程序猿：
咦？这不是很简单嘛，一根IO拉高或者拉低，中间delay（x us）即可实现发送，一根IO设置为外部中断引脚，有电平变化就进中断，然后打开一个TIM，电平翻转再进中断，读时间，OK搞定收工！

2、文艺程序猿：
嗯？楼上弱爆了，基本是小学生的水平，那个delay死循环那么低级，怎么能行呢，怎么样也得再开一个TIM用来定时才准嘛··· ···

3、二逼程序猿：
你们都让开，这逼我今天装定了！··· ···

没错，我就是那个二逼程序猿，接手了公司经过N手离职同事的文艺青年代码，没效率还容易出错，实在看不下去了，今天就来一次不走寻常路，好好研究一番这个VPW驱动的实现。

先看电路图，vpwin为输入引脚，j1850+为输出引脚，BUS P和N为实际总线，j1850-和pwmin用不着。

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再分析上面第一张的逻辑图，vpw是通过逻辑的高低变化来表示0和1，因此，一个高低电平变化就能表示2bit数据，2bit数据有4种：00、01、10、11，通过观察发现任意2bit组合成的一个脉冲有如下关系（注意这里的表是根据实际总线电平来算的，cpu引脚经过上面的电路图后信号会反向，也就是高变低，低变高）：

bit | 周期 | 脉宽 | 累加和

00 | 192 | 64 | 256

01 | 128 | 64 | 192

10 | 256 | 128 | 384

11 | 192 | 128 | 320

由上面的表可见，vpw不同于pwm的地方就是它的周期是会有变化的，pwm的周期是固定的，因此，想简单的用pwm来实现输出是不行的，不过，既然选择了不走寻常路，那肯定不能用简单的方法了，要不然，直接用文艺青年的方法就行了，还装什么逼！

说说总体思路：
发送部分：
1、开一个定时器TIM1，配置成PWM比较输出模式，通道我用的是CC1，
2、开启两个DMA通道，触发源为TIM1_DMA_update和TIM1_DMA_CC1
3、开2个同样大数组，一个是周期，一个是脉宽，大小为你要发送的最长数据的8倍，（一个数据为1个bit）
4、将你要发送的数据按顺序拆分为2bit一组，对照上面的关系图将周期和脉宽转换为定时器的pwm周期和脉宽值，填进表内，别忘了起始和结束脉冲
5、配置2个dma，发送数据量和数据源地址，地址为两个数组地址，打开dma的发送完成中断，打开TIM1 CC1,
6、剩下的事情就是让TIM和DMA自己嗨，等到程序自己进入了dma发送完成中断就是发送完成了

接收部分：
1、开一个定时器TIM4，配置成输入捕获模式，通道CC1和CC2
2、开启两个DMA通道，触发源为TIM_DMA_CC1和TIM_DMA_CC2
3、开启两个数组，同发送部分一样
4、启动tim的输入捕获和dma，等着vpw引脚信号到来，dma会自己将信号的周期和脉宽放入开好的数组内
5、对照上面的关系图，将捕获到的脉宽和周期还原成原始数据，搞定收工！

以上方式除了数据的拆分和还原以外，所有发送和接收过程均有硬件自己完成，只要定时器配置得精准，发送出去的波形就非常精准漂亮，捕获的精度也很高，并且不会死死霸占cpu的时间

废话多了，没有代码你说个JB！按照国际范例还是上点代码吧，上个最主要的配置代码，其他的自己发挥了，仅供参考，后果不负责！

/*
*********************************************************************************************************
*                                          BSP_J1850_PWM_Init()
*
* Description : 在tim溢出的时候触发DMA将新的占空比数值自动传入tim，发送完成后产生dma中断关闭tim
*
* Argument(s) : 
*
* Return(s)   : none.
*
* Caller(s)   : Application.
*
* Note(s)     : none.
*********************************************************************************************************
*/

void  BSP_J1850_VPW_Init (void)
{  
    TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;
    TIM_OCInitTypeDef  TIM_OCInitStructure;
    TIM_ICInitTypeDef  TIM_ICInitStructure;
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;
    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure ;                                       

    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_TIM1, ENABLE);
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM4, ENABLE);
    RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA,ENABLE); 
    RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOB,ENABLE); 
    RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_DMA1, ENABLE);
    RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_DMA2, ENABLE);

    GPIO_PinAFConfig(GPIOA, GPIO_PinSource8 , GPIO_AF_TIM1);
    GPIO_PinAFConfig(GPIOB, GPIO_PinSource7 , GPIO_AF_TIM4); 

    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin          = GPIO_Pin_7 ;                         //  GPIOB7_VPW_IN
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode         = GPIO_Mode_AF;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed        = GPIO_Speed_100MHz;
    GPIO_InitStructure.GPIO_OType        = GPIO_OType_PP;
    GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd         = GPIO_PuPd_UP ;
    GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);    

    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin          = GPIO_Pin_8;                          //GPIOA8_J1850_P ;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);  

    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin          = GPIO_Pin_12 | GPIO_Pin_13;            //GPIOB12 PWM_VOL GPIOB13_J1850_N;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode         = GPIO_Mode_OUT;    
    GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure); 

    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel                  = DMA2_Stream5_IRQn;  
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority= 0;  
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority       = 2;  
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd               = ENABLE;  
    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); 

    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel                  = TIM4_IRQn;  
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority= 0;  
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority       = 0;  
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd               = ENABLE;  
    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); 

    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel                  = TIM1_CC_IRQn;  
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority= 0;  
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority       = 3;  
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd               = ENABLE;     
    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); 

    TIM4_IRQ    =       BSP_VPW_TIM4_ISR_Handler;
    TIM1_CC_IRQ =       BSP_VPW_TIM1_ISR_Handler;
    DMA2_Stream5_IRQ=   BSP_VPW_DMA_ISR_Handler;  

     //pwm out   
    RCC_TIMCLKPresConfig(RCC_TIMPrescActivated);

    TIM_DeInit(TIM1);
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period      = PERIOD_SOF;
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler   = 0;
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision= TIM_CKD_DIV1;
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_RepetitionCounter = 0;

    TIM_ARRPreloadConfig(TIM1, ENABLE);
    TIM_TimeBaseInit(TIM1, &TIM_TimeBaseStructure); 

    TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode        = TIM_OCMode_PWM2; 
    TIM_OCInitStructure.TIM_OutputNState  = TIM_OutputNState_Enable;
    TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState   = TIM_OutputState_Enable;
    TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse         = PULSE_SOF;
    TIM_OCInitStructure.TIM_OCNPolarity   = TIM_OCNPolarity_Low;
    TIM_OCInitStructure.TIM_OCNIdleState  = TIM_OCNIdleState_Reset;
    TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity    = TIM_OCPolarity_High;
    TIM_OCInitStructure.TIM_OCIdleState   = TIM_OCIdleState_Set;  

    TIM_OC1Init(TIM1, &TIM_OCInitStructure);
    TIM_OC1PreloadConfig(TIM1, TIM_OCPreload_Disable);      

    //vpw out dma    
    DMA_DeInit(DMA2_Stream5);   //up
    DMA_DeInit(DMA2_Stream1);   //ch1
    while(DMA_GetCmdStatus(DMA2_Stream5)!=DISABLE);
    while(DMA_GetCmdStatus(DMA2_Stream1)!=DISABLE);

    DMA_InitStructure.DMA_Channel               = DMA_Channel_6;  
    DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr    = (uint32_t)0x40010034;         //TIM1_CC1
    DMA_InitStructure.DMA_Memory0BaseAddr       = (uint32_t)(&(VPW_Data.Pulse[vpw_buf][0]));
    DMA_InitStructure.DMA_DIR                   = DMA_DIR_MemoryToPeripheral;
    DMA_InitStructure.DMA_BufferSize            = VPW_Data.Num_Pulse[vpw_buf];
    DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc         = DMA_PeripheralInc_Disable;
    DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc             = DMA_MemoryInc_Enable;
    DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize    = DMA_PeripheralDataSize_HalfWord;
    DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize        = DMA_MemoryDataSize_HalfWord;
    DMA_InitStructure.DMA_Mode                  = DMA_Mode_Normal;
    DMA_InitStructure.DMA_Priority              = DMA_Priority_High;
    DMA_InitStructure.DMA_FIFOMode              = DMA_FIFOMode_Enable;        
    DMA_InitStructure.DMA_FIFOThreshold         = DMA_FIFOThreshold_HalfFull;
    DMA_InitStructure.DMA_MemoryBurst           = DMA_MemoryBurst_Single;
    DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBurst       = DMA_PeripheralBurst_Single;

    DMA_Init(DMA2_Stream5, &DMA_InitStructure);  

    DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr    = (uint32_t)0x4001002C;  //TIM1_ARR 
    DMA_InitStructure.DMA_Memory0BaseAddr       = (uint32_t)(&(VPW_Data.Period[vpw_buf][0]));
    DMA_InitStructure.DMA_BufferSize            = VPW_Data.Num_Period[vpw_buf];  
    DMA_Init(DMA2_Stream1, &DMA_InitStructure);

    DMA_ClearFlag(DMA2_Stream5,DMA_FLAG_TCIF5);
    DMA_ClearFlag(DMA2_Stream1,DMA_FLAG_TCIF1);

    DMA_ITConfig(DMA2_Stream5, DMA_IT_TC, ENABLE);

    TIM_ClearITPendingBit(TIM1,TIM_IT_CC1 );
    TIM_ClearITPendingBit(TIM1,TIM_IT_Update );

    TIM_DMACmd(TIM1, TIM_DMA_Update, ENABLE);//一个改变周期
    TIM_DMACmd(TIM1, TIM_DMA_CC1, ENABLE);   //一个改变占空比       
 //   TIM_Cmd(TIM1, ENABLE);   

    //vpw in 
    TIM_DeInit(TIM4);
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period        = 65535;             
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler     = 0;            
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;       
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode   = TIM_CounterMode_Up ; 
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_RepetitionCounter = 0;

    TIM_ARRPreloadConfig(TIM4, DISABLE);
    TIM_TimeBaseInit(TIM4, &TIM_TimeBaseStructure);  

    TIM_ICInitStructure.TIM_Channel     = TIM_Channel_2;
    TIM_ICInitStructure.TIM_ICPolarity  = TIM_ICPolarity_Falling; 
    TIM_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI;
    TIM_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;    
    TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter    = 0x2;   

    TIM_PWMIConfig(TIM4, &TIM_ICInitStructure);
    TIM_ITConfig(TIM4, TIM_IT_CC2, ENABLE);  

    TIM_DMACmd(TIM4, TIM_DMA_CC1, ENABLE); 
    TIM_DMACmd(TIM4, TIM_DMA_CC2, ENABLE);

    TIM_SelectInputTrigger(TIM4, TIM_TS_TI2FP2); 
    TIM_SelectSlaveMode(TIM4, TIM_SlaveMode_Reset);
    TIM_SelectMasterSlaveMode(TIM4, TIM_MasterSlaveMode_Enable); 
    TIM_Cmd(TIM4, ENABLE);

    //vpw in dma         
    DMA_DeInit(DMA1_Stream0);   //cc1
    DMA_DeInit(DMA1_Stream3);   //cc2
    while(DMA_GetCmdStatus(DMA1_Stream0)!=DISABLE);
    while(DMA_GetCmdStatus(DMA1_Stream3)!=DISABLE);

    DMA_InitStructure.DMA_Channel               = DMA_Channel_2;  
    DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr    = (uint32_t)0x40000834;         //TIM4_CCR1
    DMA_InitStructure.DMA_Memory0BaseAddr       = (uint32_t)(&(VPW_Data.Pulse[vpw_buf][0]));
    DMA_InitStructure.DMA_DIR                   = DMA_DIR_PeripheralToMemory ;
    DMA_InitStructure.DMA_BufferSize            = VPW_MAX;
    DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc         = DMA_PeripheralInc_Disable;
    DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc             = DMA_MemoryInc_Enable;
    DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize    = DMA_PeripheralDataSize_HalfWord;
    DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize        = DMA_MemoryDataSize_HalfWord;
    DMA_InitStructure.DMA_Mode                  = DMA_Mode_Normal;
    DMA_InitStructure.DMA_Priority              = DMA_Priority_High;
    DMA_InitStructure.DMA_FIFOMode              = DMA_FIFOMode_Enable;        
    DMA_InitStructure.DMA_FIFOThreshold         = DMA_FIFOThreshold_HalfFull;
    DMA_InitStructure.DMA_MemoryBurst           = DMA_MemoryBurst_Single;
    DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBurst       = DMA_PeripheralBurst_Single;

    DMA_Init(DMA1_Stream0, &DMA_InitStructure); 

    DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr     = (uint32_t)0x40000838;        //tim4 CCR2
    DMA_InitStructure.DMA_Memory0BaseAddr        = (uint32_t)(&(VPW_Data.Period[0]));
    DMA_Init(DMA1_Stream3, &DMA_InitStructure);   

}

SAE J1850 汽车总线协议 VPW 物理层驱动程序在STM32芯片上的实现

标签：

原文地址：http://blog.csdn.net/lrmlrm/article/details/51499421
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