【正文】 （應(yīng)用于對數(shù)據(jù)傳輸速率高的情況，通訊數(shù)據(jù)線最好是屏蔽的，一般接低電平）；斜率模式（速度較低，通訊線可以是普通的雙絞線，）；低速模式 （）。所以MODE管腳接高電平。SJA1000向CAN收發(fā)器PCA82C250發(fā)送數(shù)據(jù)幀，接收來自CAN收發(fā)器PCA82C250傳回的數(shù)據(jù)幀。 單片機(jī)電路設(shè)計(jì) SJA1000電路連接設(shè)計(jì) SJA1000與單片機(jī)線路連接前文已經(jīng)論述，這里不再說明。（3）單片機(jī)與晶振的連接。（1）單片機(jī)與數(shù)碼管的連接。（5）采用單片機(jī)的一個(gè)I/O口控制SJA1000的RST管腳，是為了實(shí)現(xiàn)單片機(jī)復(fù)位SJA1000芯片。既然數(shù)據(jù)線和地址線共用，必須區(qū)分某一時(shí)刻，連接線上傳輸?shù)氖堑刂愤€是數(shù)據(jù)，所以就需要連接地址鎖存信號(hào) ALE。P4口也可作為雙向I/O口使用（~，）。PCA82C250 。它能提高系統(tǒng)的可靠性和抗干擾能力，提供對物理總線和 SJA1000 的差動(dòng)發(fā)送和接收功能，另外，它具有的電流限制電路，還提供了對總線的進(jìn)一步的保護(hù)功能。 ：要在CAN總線上發(fā)送的數(shù)據(jù)首先被載入SJA1000的存儲(chǔ)區(qū)，這個(gè)存儲(chǔ)區(qū)稱為發(fā)送緩沖器。其實(shí)CAN的濾波器的作用可以近似看作是節(jié)點(diǎn)的地址，但又有別于地址的功能。SJA1000工作在BasicCAN模式下；為1時(shí)，工作在PeliCAN模式下。：它主要是接收來自微處理器的命令。由于SJA10000中內(nèi)部寄存器很多，BasicCAN有從0到31共計(jì)32個(gè)寄存器可用，PeliCAN有從0到127共128個(gè)寄存器可用（本設(shè)計(jì)使用PeliCAN模式），因此我們只需要了解最主要的寄存器。SJA1000復(fù)位后，默認(rèn)模式是BasicCAN模式。SJA1000內(nèi)部可分為接口管理邏輯、發(fā)送緩沖區(qū)、接收FIFO、驗(yàn)收濾波器、位流處理器、位時(shí)序邏輯、錯(cuò)誤管理邏輯、復(fù)位電路和振蕩電路等幾個(gè)部分。BasicCAN模式又叫基本模式，是上電后默認(rèn)的操作模式。對于EPROM單片機(jī)，在EPROM編程期間，此引腳用于施加21V編程電源（VPP）●可編程輸入/輸出引腳（32根）STC89C52單片機(jī)有4組8位的可編程I/O口，分別為P0、PPP3口，每個(gè)口有8位（8根引腳），共32根P0口（Pin39～Pin32）：8位雙向I/O口線，～P1口（Pin1～Pin8）：8位準(zhǔn)雙向I/O口線，～ P2口（Pin21～Pin28）：8位準(zhǔn)雙向I/O口線，～ P3口（Pin10～Pin17）：8位準(zhǔn)雙向I/O口線，～。PDIP(40pin)、PQFP(44pin)及PLCC(44pin) 、B、C所示。常用的STC89C52內(nèi)置32/36個(gè)雙向輸入/輸出(I/O)口、片內(nèi)3個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器和5個(gè)中斷源，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩電路。計(jì)算機(jī) 單片機(jī)STC89C52CAN控制器SJA1000CAN收發(fā)器PCA82C250CAN總線外圍電路 CAN網(wǎng)絡(luò)中的硬件節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)方案 CAN節(jié)點(diǎn)主要芯片簡介 STC89C52單片機(jī)簡介 單片機(jī)，也叫微控制器，是一種集成電路芯片，它是采用超大規(guī)模技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的微處理器（CPU）、隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）、只讀程序存儲(chǔ)器（ROM）、輸入/輸出電路（I/ O口），定時(shí)/計(jì)數(shù)器、串行通信等電路集成到一塊芯片上，構(gòu)成一個(gè)體積最小功能完善的計(jì)算機(jī)。CAN控制器模塊是采用飛利浦公司的最新的SJA1000芯片，比舊的版本功能更強(qiáng)大，支持更多協(xié)議。因此只需設(shè)計(jì)一個(gè)節(jié)點(diǎn)的硬件電路既可，然后在第一個(gè)設(shè)備節(jié)點(diǎn)的基礎(chǔ)上得到其他三個(gè)節(jié)點(diǎn)。闡述了CAN是一種具有很多優(yōu)點(diǎn)的串行通信總線，具有強(qiáng)大的通信能力，而且有著很強(qiáng)的錯(cuò)誤處理能力。CAN控制器都包含一個(gè)發(fā)送錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器和一個(gè)接收錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器。所有可檢測的錯(cuò)誤均可在報(bào)文發(fā)送時(shí)間內(nèi)被標(biāo)識(shí)，因而使CAN控制器很容易組成對應(yīng)報(bào)文的出錯(cuò)幀，并且初始化被破壞報(bào)文并重新發(fā)送。當(dāng)正在發(fā)送報(bào)文的CAN控制器檢測到5個(gè)連續(xù)的相同極性的位被發(fā)送，一個(gè)互補(bǔ)位被插入到該發(fā)送位第六位中。若有兩個(gè)或更多的CAN節(jié)點(diǎn)同時(shí)開始發(fā)送，在總線訪問沖突時(shí)通過仲裁場發(fā)送期間位仲裁處理方法來解決。 幀間隔幀起始仲裁場控制場CRC場應(yīng)答場幀結(jié)束遠(yuǎn)程幀超載幀 遠(yuǎn)程幀的組成錯(cuò)誤幀由兩個(gè)不同場組成，第一個(gè)由來自各部分的錯(cuò)誤標(biāo)識(shí)疊加而得到，后隨的第二個(gè)場是錯(cuò)誤界定符。這部分由CAN控制器SJA1000自動(dòng)完成。數(shù)據(jù)域或控制域CRC場ACK場CRC序列CRC界定符 CRC場的組成（6）應(yīng)答場（ACK）：為兩位，包括應(yīng)答間隙和應(yīng)答界定符。幀起始RTR位仲裁場控制場幀間隔11位標(biāo)識(shí)符 CAN技術(shù)規(guī)范數(shù)據(jù)幀標(biāo)準(zhǔn)格式仲裁場然而在擴(kuò)展格式中，仲裁場由29位標(biāo)識(shí)符、遠(yuǎn)程請求位SRR、標(biāo)識(shí)位IDE和遠(yuǎn)程發(fā)送請求位RTR組成，標(biāo)識(shí)符位為ID．28～I(xiàn)D．0。（2）仲裁場：由標(biāo)識(shí)符和遠(yuǎn)程發(fā)送請求位（RTR）組成。數(shù)據(jù)長度可為0。數(shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀都可以使用標(biāo)準(zhǔn)幀格式或者擴(kuò)展幀格式。根據(jù)CAN協(xié)議，接收器接收數(shù)據(jù)時(shí)必須先進(jìn)行 報(bào)文過濾，報(bào)文過濾是CAN總線的一大特色。物理層的功能是有關(guān)全部電氣特性在不同節(jié)點(diǎn)間的實(shí)際傳送，主要有位編碼解碼、同步、位定時(shí)等功能。其中LLC子層的主要功能是：為數(shù)據(jù)傳送和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)請求提供服務(wù)，確認(rèn)有LLC子層接收的報(bào)文實(shí)際已被接收，完成報(bào)文濾波、過載通知和恢復(fù)管理等工作。，以使總線上的其他節(jié)點(diǎn)的通信能夠繼續(xù)進(jìn)行。（媒體）可為雙絞線、同軸電纜或光纖，選擇靈活。，傳輸距離短，受干擾概率低，具有良好的檢錯(cuò)效果。現(xiàn)在，由于CAN總線自身的特點(diǎn)，其應(yīng)用領(lǐng)域已由汽車行業(yè)擴(kuò)展到過程工業(yè)、機(jī)械工業(yè)、機(jī)器人和樓宇自動(dòng)化等領(lǐng)域。從現(xiàn)場總線和CAN總線的發(fā)生、發(fā)展和相關(guān)領(lǐng)域的成果及發(fā)展趨勢出發(fā)，詳細(xì)論述了現(xiàn)場總線和CAN總線的特點(diǎn) ，來說明研究的必要性，達(dá)到深化主題的目的。近年來CAN總線技術(shù)在我國的應(yīng)用取得很大的成績, 據(jù)英國敏思管理咨詢公司（IMS）對工業(yè)通信中國市場的調(diào)查報(bào)告看，截至2008年在我國已安裝CAN現(xiàn)場總線和工業(yè)以太網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)估計(jì)為 ，其數(shù)量可以說是夠龐大的。這種傳感器與計(jì)算機(jī)直接相連的總線可稱為傳感器總線。但是，這些要求長時(shí)間未能得到很好地解決，直至CAN總線技術(shù)出現(xiàn)才提供了一個(gè)較好地解決方法。現(xiàn)已有400多家公司加入了CiA，CiA已經(jīng)成為全球應(yīng)用CAN技術(shù)的權(quán)威。為適應(yīng)“減少線束的數(shù)量”、“通過多個(gè)LAN，進(jìn)行大量數(shù)據(jù)的高速通信”的需要，1986 年德國電氣商博世公司開發(fā)出面向汽車的CAN 通信協(xié)議。CAN是20世紀(jì)80年代（1983）德國Bosch(博世)公司為解決汽車中眾多的測量控制部件之間的數(shù)據(jù)交換問題而開發(fā)的一種串行數(shù)據(jù)通信總線?，F(xiàn)場總線的種類很多，例如以太網(wǎng)現(xiàn)場總線、RS232總線、RS485總線、CAN現(xiàn)場總線等等。目前現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)互連都遵守OSI參考模型，并且以計(jì)算機(jī)、微電子、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)為基礎(chǔ)，因此它正從根本上改變控制系統(tǒng)的理念和方法，將大大推動(dòng)工業(yè)控制領(lǐng)域發(fā)展。 現(xiàn)場總線相關(guān)文獻(xiàn)概述現(xiàn)場總線（Fieldbus）是指開放式、數(shù)字化、標(biāo)準(zhǔn)化、能夠相互操作、雙向傳輸、連接智能儀器和控制系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，尤其是互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)得到廣泛的應(yīng)用后，人們對企業(yè)生產(chǎn)過程的控制提出了更高的要求。現(xiàn)場總線具有成本低廉、可利用現(xiàn)有的數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的新成果對系統(tǒng)進(jìn)行改造的特點(diǎn)，順應(yīng)了當(dāng)今時(shí)代數(shù)字化、模塊化、網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展方向。接收時(shí)，接收設(shè)備首先通過濾波器選擇發(fā)送信息的設(shè)備及其相關(guān)信息的選項(xiàng)，再由接收設(shè)備允許接收，最后返回相應(yīng)數(shù)據(jù)的信息。CAN總線在通信能力的高可靠和易用性、傳輸距離遠(yuǎn)、成本低等方面有著明顯的優(yōu)勢，成為業(yè)界最有前途的現(xiàn)場總線之一。小型CAN網(wǎng)絡(luò)硬件電路設(shè)計(jì)畢業(yè)論文目 錄引 言 1第1章 緒論 2 本課題研究的背景 2 現(xiàn)場總線相關(guān)文獻(xiàn)概述 2 CAN總線概述及其發(fā)展趨勢 3 CAN總線相關(guān)知識(shí)概述 3 CAN總線的發(fā)展趨勢 3 本章小結(jié) 4第2章 CAN總線的特點(diǎn)和協(xié)議簡介 5 CAN總線的特點(diǎn) 5 CAN總線的分層結(jié)構(gòu) 6 報(bào)文的傳送及幀結(jié)構(gòu) 6 幀的格式 7 幀的類型 7 CAN總線數(shù)據(jù)仲裁和檢錯(cuò) 10 本章小結(jié) 11第3章 CAN總線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)硬件電路設(shè)計(jì) 12 CAN網(wǎng)絡(luò)設(shè)備節(jié)點(diǎn)總體設(shè)計(jì)方案 12 CAN節(jié)點(diǎn)主要芯片簡介 13 STC89C52單片機(jī)簡介 13 CAN控制器SJA1000簡介 15 CAN收發(fā)器PCA82C250簡介 18 CAN節(jié)點(diǎn)主要元件硬件電路設(shè)計(jì) 19 單片機(jī)電路連接設(shè)計(jì) 19 SJA1000電路連接設(shè)計(jì) 21 PCA82C250電路連接設(shè)計(jì) 22 CAN節(jié)點(diǎn)其他模塊硬件電路設(shè)計(jì) 23 CAN節(jié)點(diǎn)內(nèi)部數(shù)據(jù)收發(fā)原理 26 CAN總線原理圖及PCB板圖設(shè)計(jì) 27 原理圖及PCB設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的原則 27 原理圖及PCB板圖設(shè)計(jì)的一般步驟 29 29 本章小結(jié) 30第4章 CAN總線網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)計(jì) 31 CAN網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點(diǎn)之間通信互聯(lián)設(shè)計(jì) 31. CAN總線網(wǎng)絡(luò)通信原理 32 33第5章 CAN總線網(wǎng)絡(luò)的測試及運(yùn)行 34 CAN總線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)硬件設(shè)備測試 34 CAN總線節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)收發(fā)測試 34 CAN總線網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行 36 本章小結(jié) 38結(jié) 論 39致 謝 40參考文獻(xiàn) 41引 言CAN總線是近年來非常流行的幾種現(xiàn)場總線之一。CAN總線與其他現(xiàn)場總線相比具有突出的可靠性、實(shí)時(shí)性和靈活性。本設(shè)計(jì)利用串行通信技術(shù)，將合適的程序燒寫到每個(gè)設(shè)備的單片機(jī)中，單片機(jī)對該設(shè)備的CAN控制器SJAl000進(jìn)行正確初始化后，將要發(fā)送的數(shù)據(jù)通過該設(shè)備的CAN收發(fā)器PCA82C250輸出至CAN總線上。第1章 緒論 本課題研究的背景現(xiàn)場總線（Fieldbus）是用于控制自動(dòng)化、樓宇自動(dòng)化、電氣自動(dòng)化等領(lǐng)域的現(xiàn)場智能設(shè)備互聯(lián)通信網(wǎng)絡(luò)?，F(xiàn)場總線是信息化帶動(dòng)工業(yè)化和工業(yè)化推動(dòng)信息化的發(fā)展的實(shí)用技術(shù)之一，在我國的發(fā)展只是近些年的事。本課題在充分了解了現(xiàn)場總線的優(yōu)點(diǎn)后認(rèn)為對于未來工業(yè)控制技術(shù)的發(fā)展，我們很有必要對現(xiàn)場總線進(jìn)行深入的學(xué)習(xí)和探究。由于現(xiàn)場總線技術(shù)不斷創(chuàng)新，和其他系統(tǒng)相比，它是一項(xiàng)以智能傳感器、控制、計(jì)算機(jī)、數(shù)字通訊等技術(shù)為主要內(nèi)容的綜合技術(shù)，是信息化帶動(dòng)工業(yè)化和工業(yè)化推動(dòng)信息化的實(shí)用技術(shù)，是能應(yīng)用于各種計(jì)算機(jī)控制領(lǐng)域的工業(yè)總線。由于其巨大的優(yōu)勢，現(xiàn)場總線被認(rèn)為是工業(yè)控制發(fā)展的必然趨勢。 CAN總線概述及其發(fā)展趨勢 CAN總線相關(guān)知識(shí)概述 CAN(Controller Area Network,控制器局域網(wǎng))是一種高性能、高可靠、易開發(fā)且低成本的現(xiàn)場總線，也是最早在我國應(yīng)用的現(xiàn)場總線之一。由于這些系統(tǒng)之間通信所用的數(shù)據(jù)類型及對可靠性的要求不盡相同，由多條總線構(gòu)成的情況很多，線束的數(shù)量也隨之增加。在CiA的努力推廣下，CAN技術(shù)在汽車電子控制系統(tǒng)、電梯控制系統(tǒng)、醫(yī)療器械、紡織機(jī)械、船舶運(yùn)輸?shù)确矫婢玫搅藦V泛的應(yīng)用。如醫(yī)療器械CT斷層掃描儀，為保證其可靠工作，在數(shù)據(jù)通信上要求功能塊間可隨意進(jìn)行數(shù)據(jù)交換、通信能以廣播方式進(jìn)行、簡單經(jīng)濟(jì)的硬件接口、通信線盡量少、抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高并能自動(dòng)進(jìn)行故障識(shí)別和自動(dòng)恢復(fù)。如果傳感器能以數(shù)字形式輸出，就可以方便的與計(jì)算機(jī)直接相連，從而簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高精度。這必將是CAN技術(shù)開發(fā)應(yīng)用的一個(gè)主要方向。 本章小結(jié)本章從課題研究的背景出發(fā)，闡述了研究的背景和發(fā)展趨勢。CAN總線在通信能力的高可靠和易用性、傳輸距離遠(yuǎn)、成本低等方面有著明顯的優(yōu)勢，成為業(yè)界最有前途的現(xiàn)場總線之一。，而代之以對通信數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼；通過報(bào)文過濾，可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)、多點(diǎn)傳送、廣播等幾種數(shù)據(jù)傳送方式。具有位錯(cuò)誤和位填充錯(cuò)誤檢測、CRC校驗(yàn)、報(bào)文格式檢查和應(yīng)答錯(cuò)誤檢測及相應(yīng)的錯(cuò)誤處理能力。目前標(biāo)準(zhǔn)格式的報(bào)文標(biāo)識(shí)符理論上可達(dá)2的11次方個(gè)，而擴(kuò)展格式的報(bào)文標(biāo)識(shí)符的個(gè)數(shù)理論上可達(dá)2的29次方個(gè)，幾乎不受限制。通過采用這種機(jī)制，當(dāng)多個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)向總線發(fā)送信息時(shí)，優(yōu)先級較低的節(jié)點(diǎn)會(huì)主動(dòng)退出發(fā)送，而最高優(yōu)先級的節(jié)點(diǎn)可不受影響的繼續(xù)傳輸數(shù)據(jù)，從而大大節(jié)省了總線沖突仲裁時(shí)間，即使在網(wǎng)絡(luò)負(fù)載很重時(shí)，也不會(huì)出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)癱瘓現(xiàn)象。 CAN總線協(xié)議分層協(xié)議層對應(yīng)OSI模型 說明LLC數(shù)據(jù)鏈路層邏輯鏈路控制層，用于為鏈路中的數(shù)據(jù)傳輸提供上層控制手段MAC媒體訪問控制層，用于控制仲裁、錯(cuò)誤界定等數(shù)據(jù)傳輸具體實(shí)現(xiàn)物理層物理層作用是在不同節(jié)點(diǎn)間根據(jù)所有的電氣屬性進(jìn)行位的實(shí)際傳輸 LLC層和MAC層是CAN總線數(shù)據(jù)鏈路層的兩個(gè)子層。MAC子層不存在修改的靈活性。如果一個(gè)節(jié)點(diǎn)不是這條報(bào)文的發(fā)送器，而且總線不空閑，則該節(jié)點(diǎn)被稱為接收器。具有11位標(biāo)識(shí)符的幀稱之為標(biāo)準(zhǔn)幀，而含有29位標(biāo)識(shí)符的幀稱之為擴(kuò)展幀。 數(shù)據(jù)幀由7個(gè)不同的位場組成，即幀起始、仲裁場、控制場、數(shù)據(jù)場、CRC場、應(yīng)答場和幀結(jié)束。所有單元都必須同步于首先開始發(fā)送的那個(gè)單元的幀起始前沿，即總線值從隱性變?yōu)轱@性時(shí)，產(chǎn)生的跳變沿。在標(biāo)準(zhǔn)格式中，仲裁場由11位標(biāo)識(shí)符和遠(yuǎn)程發(fā)送求位RTR組成，標(biāo)識(shí)符為ID．28～I(xiàn)D．18。(4)CRC場（標(biāo)準(zhǔn)幀格式及擴(kuò)展幀格式）：是檢查幀傳輸錯(cuò)誤的場，包括CRC序列，其后是CRC界定符。這個(gè)標(biāo)志序列由7個(gè)隱性位組成。遠(yuǎn)程幀和數(shù)據(jù)幀的結(jié)構(gòu)基本相同，其RTR位為隱性位，且不存在數(shù)據(jù)場。超載幀超載界定符超載標(biāo)志超載標(biāo)志疊加幀結(jié)束或超載界定符幀間隔 超載幀的組成