【正文】 多節(jié)點數(shù)字通信的系統(tǒng)，也被稱為開放式、數(shù)字化、多點通信的底層 控制網(wǎng)絡(luò)。 3． 現(xiàn) 場設(shè)備的智能化與自治性：現(xiàn)場總線技術(shù)的應(yīng)用將傳感器測量、補償計算、工程量處理與控制等功能分散到現(xiàn)場設(shè)備中完成，僅靠現(xiàn)場設(shè)備即可完成自動控制的基本功能，并可隨時診斷設(shè)備的運行狀態(tài)。 現(xiàn)場總線的發(fā)展背景及趨勢 1． 現(xiàn)場總線是綜合自動化的發(fā)展需要 要實現(xiàn)整個生產(chǎn)過程信息集成，要實施綜合自動化，就必須設(shè)計出一種能在工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境運行的、性能可靠、造價低廉的通信系統(tǒng)，從而實現(xiàn)現(xiàn)場自動化智能設(shè)備之間的多點數(shù)字通信，現(xiàn)場 總線在此背景下應(yīng)運而生。從 1984 年開始，世界著名的組織、儀器儀表廠商、系統(tǒng)制造商就結(jié)成聯(lián)盟，開始著手制定各自的現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)，與此同時，在不同行業(yè) 還陸續(xù)派生出一些有影響的總線標(biāo)準(zhǔn)。在 SJA1000 中， 可 通過設(shè)置驗收代碼寄存器 ACR 和驗收屏蔽寄存器 AMR 來確定 CAN 節(jié)點的地址，允許 RXFIFO 只接收同識別碼和驗收濾波器中預(yù)設(shè)值相一致的信息，并通過設(shè)置模式寄存器 MOD 的 AFM 位來選擇濾波模式。 CAN 節(jié)點在發(fā)送信息的同時也在對總線上電平進行讀取，當(dāng)有多個節(jié)點同時發(fā)送時，在仲裁場階段，若某節(jié)點發(fā)送一個隱性電平而在總線上檢測到顯性電平，則說明總線上有更高優(yōu)先級的節(jié)點正 在發(fā)送信息，該節(jié)點會自動退出發(fā)送，讓更高優(yōu)先級的節(jié)點繼續(xù)發(fā)送而不會產(chǎn)生任何時延，這樣在網(wǎng)絡(luò)負載很重的情況下也不會產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)癱瘓。 7. CAN 的每幀信息都有 CRC 校驗，接收節(jié)點對發(fā)送節(jié)點有一個應(yīng)答，所有接收到匹配 CRC序列的節(jié)點會在 ACK間隙期間用顯性位寫入發(fā)送器兩個隱性位之間來作出回應(yīng)，從而保證了數(shù)據(jù)通信的可靠性。 注： RTR 位是區(qū)分數(shù)據(jù)幀與遠程幀的標(biāo)志，對數(shù)據(jù)幀， RTR=0；對遠程幀， RTR=1。 圖 4： CAN 擴展幀的放置 3. 錯誤幀 數(shù) 據(jù) 幀不 同 節(jié) 點 提 供 的錯 誤 標(biāo) 志 的 疊 加錯 誤 界 定 符錯 誤 幀 幀 間 空 間 或 過 載 幀 圖 5：錯誤幀結(jié)構(gòu) CAN 總線的通信錯誤包括：位錯誤、填充錯誤、 CRC 錯誤、形式錯誤、應(yīng)答錯誤，并且有兩種形式的錯誤標(biāo)志：活動錯誤標(biāo)志和認可錯誤標(biāo)志，前者由 6 個連續(xù)的顯性位組成，后者由 6 個連續(xù)的隱性位組成。 過載標(biāo)志由 6 個顯性位組成，過載界定符包括 8 個隱性位。 總線空閑時，總線上電平為隱性，直到出現(xiàn)幀起始 SOF。 2） TXB：存儲發(fā)送到 CAN 網(wǎng)絡(luò)上的完整信息，長 13B。 5） BSP：控制數(shù)據(jù)流，執(zhí)行錯誤檢測、仲裁、填充、錯誤處理 。 SJA1000 的主要內(nèi)部寄存器 8 1. 模式寄存器 MOD（ 地址 0） 對所有寄存器的寫操作都必須在復(fù)位模式中才能進行。 3. 狀態(tài)寄存器 SR（地址 2） （ RBS） =1,表示 RXFIFO 中有可用信息； （ DOS） =1,表示 RXFIFO 中無足夠的存儲空間（溢出）； （ TBS） =1,表示 CPU 可以向發(fā)送緩沖器中寫信息，=0，表示發(fā)送緩沖器被鎖定； （ TCS） =1,表示發(fā)送完畢，最后一次發(fā)送已被成功處理； （ RS） =1,表示正在接收信息； （ TS） =1，表示正在發(fā)送信息； （ BS） =1，表示總線關(guān)閉。 ACR0（地址 16） 7 6 5 4 3 2 1 0 AMR0（地址 20） 7 6 5 4 3 2 1 0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ACR1（地址 17） 7 6 5 4 AMR1（地址 21） 7 6 5 4 . . . RTR 圖 11：接收 CAN 標(biāo)準(zhǔn)幀時的單濾波器配置 2）擴展幀 擴展幀的濾波使用整個的 4B 驗收濾波器。 同步段用于同步總線上的各個節(jié)點，在此段內(nèi)期望有一個跳變沿出現(xiàn)，占用時間為 1 個系統(tǒng)時鐘 TSCL。 2） BTR1 表 3：總線定時寄存器 1 位 7 位 6 位 5 位 4 位 3 位 2 位 1 位 0 SAM SAM=0,采樣 1 次，在相位緩沖段 1 的終點對總線上電平進行讀取（適合于高速總線）； SAM=1,采樣 3 次，分別在相位緩沖段 1 的終點及其前兩個系統(tǒng)時鐘處和前一 11 個系統(tǒng)時鐘處對總線上電平進行讀取（適合于低中速總線）。 PCA82C250 的硬件配置 1. PCA82C250 的模塊結(jié)構(gòu) 圖 13： CAN 總線收發(fā)器 PCA82C250 的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 1） PCA82C250 驅(qū)動電路內(nèi)部具有限流電路，可防止輸出級對電源、地或負載短路； 2） PCA82C250 采用雙線 CANH、 CANL 差分驅(qū)動，有助于抑制惡劣環(huán)境下的瞬變干擾。如果在總線上傳輸一個報文，系統(tǒng)可被重新激活。 AD 轉(zhuǎn) 換器與單片機的連接 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t leN u m be r R e v i s i onS i z eBD a t e : 6 J un 20 07 S he e t o f F i l e : D : \ 我的學(xué)習(xí)專區(qū) \ 畢業(yè)設(shè)計 \ l i ns hi \ xu d b D r a w n B y :P 2. 728P 2. 627P 2. 526P 2. 425U1A T 89 S 52C2 uC110u+5R510KR11K+5 +5A01A12A23A34R E F 13R E F +14V C C20CS15D A T A O U T16A D D R E S S17I / O C L K18E O C19U6T L C 15 43U2R610KR21K+5 +5U3R710KR31K+5 +5U4P 27P 26P 25P 27P 26P 25U5R810K+5R41K+5 圖 17： TLC1543 與單片機的電路連接圖 AD 轉(zhuǎn)換器采用 TLC1543，它具有 11 路外部模擬量輸入，轉(zhuǎn)換結(jié)果為 10 位數(shù)字量輸出。 單片機與液晶顯示器的 連接 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t leN u m be r R e v i s i onS i z eBD a t e : 12 J un 2 00 7 S he e t o f F i l e : D : \ 我的學(xué)習(xí)專區(qū) \ 畢業(yè)設(shè)計 \ l i ns hi \ xu d b D r a w n B y :P 0. 732P 0. 633P 0. 534P 0. 435P 0. 336P 0. 237P 0. 138P 0. 039P 3. 010P 3. 111P 3. 414U1A T 89 S 5212345678H D 44 7 80 數(shù)據(jù)線C O N 8123H D 44 7 80 控制線C O N 3D0D1D2D3D4D5D6D7使能端 ERSR / W 液晶顯示器使用日立公司的 HD44780 芯片，用于顯示從總線上接收到的信息。 當(dāng) SJA1000 處于發(fā)送或接收狀態(tài)，若中斷允許，則總有中斷信號通過 SJA1000的中斷腳向單片機發(fā)中斷，通知單片機可以向 SJA1000 發(fā)送緩沖區(qū)寫數(shù)據(jù)或從SJA1000 接收緩沖區(qū)讀數(shù)據(jù)。模塊地址可以用硬件設(shè)置，如圖為獨立式按鍵的鍵盤接口。 CAN 控制器與 CAN 總線收發(fā)器的連接 17 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t leN u m be r R e v i s i onS i z eBD a t e : 2 J un 20 07 S he e t o f F i l e : E : \ li ns hi \xu .D d b D r a w n B y :T X 013R X 019T X 114R X 120U3S J A 10 00G N D1V i n2V o ut40V3U1B O 5O 5 W 25V C C8EN7IN3V D D2G N D5O U T6U46N 13 7V C C8EN7IN3V D D2G N D5O U T6U26N 13 7R1390V C CV D DR3390R2390T X D1R X D4V R E F5U5P C A 82 C 25 0R4390 圖 22： CAN 控制器與 CAN 總線收發(fā)器的電路連接圖 CAN 控制器采用 SJA1000，它具有完成 CAN 高性能通信協(xié)議所需求的全部必要特性。但是光耦電路所采用的兩個電源 Vcc 和 VDD 也必須完全隔離，否則采用光耦也就失去了意義。 X25045 在系統(tǒng)復(fù)位初始化后，每隔不超過規(guī)定的時間從 腳向看門狗輸入一個脈沖，否則復(fù)位引腳輸出復(fù)位信號，使單片機和 CAN 控制器同步復(fù)位。 CAN 總線收發(fā)器與 CAN 總線的連接 19 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t leN u m be r R e v i s i onS i z eBD a t e : 2 J un 20 07 S he e t o f F i l e : E : \ li ns hi \xu .D d b D r a w n B y :R25KR35KR4120C A N H7C A N L6RS8U1P C A 82 C 25 0 R110 0 KC130pC230pD11N 40 07D21N 40 07 圖 24： CAN 總線收發(fā)器與 CAN 總線的電路連接圖 CAN 總線收發(fā)器采用 PCA82C250，其第 8 引腳與地之間的電阻稱為斜率電阻，當(dāng)該電阻阻值在 15~200KΩ時，可使 PCA82C250 工作于斜率控制方式，上升及下降的斜率取決于阻值的大小，該方式應(yīng)用于波特率較低、總線較短的場合，一般使用非屏蔽雙絞線作為總線電纜。這樣可以提高節(jié)點的穩(wěn)定性和安全性。 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t leN u m be r R e v i s i onS i z eBD a t e : 2 J un 20 07 S he e t o f F i l e : E : \ li ns hi \xu .D d b D r a w n B y :T122 0 V / 9V1234D11N 40 0722 0 ~V i n1GND2+ 5V3U1M C 78 05 T+ C110 0 0u + C210 0 0u+ C310 0 0uC4 1uD31N 41 48C5 1uD21N 40 07 D4L E DR1330 圖 25：電源模塊的電路圖 如圖， 220V 交流電壓通過變壓器轉(zhuǎn)變?yōu)?9V 交流電壓，通過全橋整流 、電容 濾 20 波 轉(zhuǎn)化為脈動的直流，通過 7805 轉(zhuǎn)化為恒定的 +5V 直流電壓輸出。注意轉(zhuǎn)換的結(jié)果為 10 位數(shù)字量，所以每次轉(zhuǎn)換的結(jié)果要用兩個地址單元來保存。所以在放置一個新報文到發(fā) 送緩沖器之前，主控制器必須檢查狀態(tài)寄存器的發(fā)送緩沖器的狀態(tài)標(biāo)志。接著討論了很具應(yīng)用前景的 CAN 總線的特點和幀結(jié)構(gòu)，進而 介紹了集成有 CAN 全部協(xié)議的 CAN 控制器 SJA1000，并且將大部分 CAN 總線技術(shù)在介紹 SJA1000 時得以闡述，真正做到技術(shù)規(guī)范與芯片的緊密結(jié)合。AD 轉(zhuǎn)換的通道總數(shù)，因 A/D 轉(zhuǎn)換為上次數(shù)據(jù)，故設(shè)置為 5 個 MOV R0,40H；轉(zhuǎn)換結(jié)果存放地址， R0 為低地址， R1 為高地址 MOV R1,41H AGAIN: MOV A,R4 ADD A,10H；通道地址加 1，注意是高 4 位加 1 XCHG A,R4 CLR CS；啟動 TLC1543 工作 CLR CLK MOV R3,8 MOV R6,5 LOOP1: MOV C,DATA；從最高位開始讀入 轉(zhuǎn)換結(jié)果的高 8 位