【正文】 設(shè)計（論文）開題報告 題 目： 基于 AVR 單片機的 CAN 總線 通訊 單元設(shè)計 院 （系） 電氣工程及自動化學(xué)院 專 業(yè) 測控技術(shù)與儀器 學(xué) 生 周學(xué)安 學(xué) 號 090220326 班 號 0902203 指導(dǎo)教師 梁軍 開題報告日期 2021 年 3 月 28 日 哈爾濱工業(yè)大 學(xué)教務(wù)處制 2021 年 3 月 說 明 一、開題報告應(yīng)包括下列主要內(nèi)容： 1．課題來源及研究的目的和意義； 2．國內(nèi)外在該方向的研究現(xiàn)狀及分析； 3．主要研究內(nèi)容； 4．研究方案及進度安排，預(yù)期達到的目標； 5．為完成課題已具備和所需的條件和經(jīng)費； 6．預(yù)計研究過程中可能遇到的困難和問題，以及解決的措施； 7．主要參考文獻。 三、如學(xué)生首次開題報告未通過，需在一周內(nèi)再進行一次。把 AVR單片機和 CAN總線兩者優(yōu)勢互相結(jié)合，共同組成一個數(shù)據(jù)采集準確、通訊穩(wěn)定可靠的通訊單元， 在工業(yè)測量和控制 領(lǐng)域具有寬廣的應(yīng)用前景 。 CAN 總線技術(shù)簡介 20 世紀 80 年代初期，由于歐洲汽車工業(yè)發(fā)展發(fā)展的需要，最先由德國 Bosch 公司提出 CAN 總線方案以解決汽車控制裝置間的通信問題。 Bosch 公司于 1986年正式公布了這一總線，且命名為 CAN 總線。 為促進 CAN 以及 CAN 協(xié)議的發(fā)展， 1992 在歐洲成立了國際用戶和廠商協(xié)會（ CAN in Automation，簡稱 CiA），在德國 Erlangen 注冊， CiA 總部位于 Erlangen。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 （論文）開題報告 2 CAN 總線屬于現(xiàn)場總線的范疇，它是一種支持分布式控制和實時控制的多主的異步串行通信總線， 有許多優(yōu)點， 具有優(yōu)良的錯誤處理機制，可靠的數(shù)據(jù)傳送性能，支持 差分收發(fā)，適合高噪聲環(huán)境，具有較遠的傳輸距離。 CAN 網(wǎng)絡(luò)上任何一個節(jié)點均可作為主節(jié)點主動地與其它節(jié)點交換數(shù)據(jù)； CAN 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的信息幀可以分出優(yōu)先級，這對于有實時性要求的控制提供了方便； CAN 的物理層及數(shù)據(jù)鏈路層有獨特的設(shè)計技術(shù)，使其在抗干擾以及錯誤檢測等方面的性能均大大提高；適當?shù)木W(wǎng)關(guān)如 CAN 與 TCP/IP 協(xié)議的轉(zhuǎn)換，可以將 CAN 信息轉(zhuǎn)變?yōu)?Inter 信息的形式外傳，或反過來通過這類網(wǎng)關(guān)把外部網(wǎng)傳來的信息轉(zhuǎn)換為 CAN 信息的形式，實現(xiàn)遠程控制。現(xiàn)場總線標準及其技術(shù)日益成為國際自動控制領(lǐng)域關(guān)注的一大焦點 ， 其原因是它改變了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) ， 形成了全新的網(wǎng)絡(luò)集成分布式控制系統(tǒng)。 另 外， 根據(jù)國內(nèi)外 一些 資料報道， CAN 技術(shù)已應(yīng)用于家用電器和智能樓宇以及小區(qū)建設(shè)中。 國內(nèi)在 CAN 總線方面的研究與應(yīng)用相比還存在 比較 明顯的差距，以 CAN 總線在汽車應(yīng)用情況 為例 [8]， 差距體現(xiàn)在兩個 方面。 CAN 總線在汽車電子系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用，已成為歐洲汽車制造 業(yè)的主體行業(yè)標準，代表著汽車電子控制網(wǎng)路的主流發(fā)展趨勢。 我國總線技術(shù)處于試驗和起步階段， CAN總線技術(shù)已經(jīng)開始引起國內(nèi)一些汽車研發(fā)部門的關(guān)注，比如上海同濟同捷科技股份有限公司，已經(jīng)開始了對汽車車身電子信息控制系統(tǒng)研制并取得一定的成果。 給出了標準報文格式 (11 位標識符 )， 給出了標準報文格式和擴展報文格式 (29 位標識符 )兩種報文格式， 完全兼容 。 這個 CAN 的擴展現(xiàn)在正在硅片上進行，它不僅允許用 CAN 作時間等間距傳 哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 （論文）開題報告 4 送報文和封閉控制循環(huán)，也允許在 xbywire 中使用 CAN。雖然集成 CAN 總線控制器的設(shè)計硬件部分比較簡單，但其設(shè)計靈活性比較差， 為了方便在今后能適應(yīng)不同的工作需求， 在國內(nèi)外大多設(shè)計中基本采用靈活方便的獨立 CAN 控制器 。 CAN總線節(jié)點設(shè)計 1） 基于 AVR單片機處理器，設(shè)計實現(xiàn) CAN總線通訊單元設(shè)計，完成 微 處理器電路 、 CAN接口電路、供電和隔離電路等硬件設(shè)計。 微 處理器選擇： ATmega系列屬于 AVR中的高檔產(chǎn)品，它承襲了 AT90所具有的特點，并在 AT90的基礎(chǔ)上，增強了更多的接口功能，而且在省電性能、穩(wěn)定性、抗干擾性及靈活性方面都更加周全和完善，因此 選擇 AVR單片機 型號 ATmega128[13]， 特點如下： 1） 高性能、低功耗的 AVR， 8位處理器 ； 2） 先進的 RISC結(jié)構(gòu)。 SJA1000T CAN協(xié)議控制器性能如下： 1） 和 PCA82C200獨立 CAN控制器電氣、引腳兼容 ； 2） 擴展的接收緩沖器（ 64字節(jié)先進先出 FIFO） ； 3） 支持 ； 4） 同時支持 11位和 29位識別碼 ； 5） 位速率可達 1Mbits/s； 6） 可讀 /寫訪問的錯誤計數(shù)器 ； 7）可編程的錯誤報警限制 ； 8）最近一次錯誤代碼寄存器 ； 微處理器C A N控制器CAN 發(fā)送 / 接收器微處理器CA N控制器CAN 發(fā)送 / 接收器 哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 （論文）開題報告 6 9） 對每一個 CAN總線錯誤的中斷 ； 10）具體控制位控制的仲裁丟失中斷 ； 11）單次發(fā)送（無重發(fā)） ； 12）只聽模式（無確認無活動 的出錯標志） ； 13） 驗收濾波器擴展 4字節(jié)代碼 4字節(jié)屏蔽 ； 14）自身信息接收（自接收請求） ； 15） 24MHz時鐘頻率 ； 16）對不同微處理器的接口 ； 17）可編程的 CAN輸出驅(qū)動器配置 ； 18）增強的溫度適應(yīng) 40~+125oC。 軟件設(shè)計 CAN 的 通訊軟件的設(shè)計是本系統(tǒng)軟件設(shè)計的核心，主要包括 CAN 通道的初始化、CAN 報文的發(fā)送和接收、 CAN 通道異常情況處理等。 報文發(fā)送主要是將報文標識符和報文數(shù)據(jù)寫入 CAN控制器，再通