【正文】 作為大學階段一次重要的學習經(jīng)歷我感覺自己受益非淺，同時深深的感覺的自己的學習能力在不斷提高，一個月的時間就這樣匆匆的過去了，不久我們將走上工作崗位，我相信它會對我以后的工作產(chǎn)生很大的指導作用，使我在以后的工作中有更加寶貴和豐厚的收獲。在現(xiàn)有設備的基礎上，進一步提高了監(jiān)控系統(tǒng)的自動化檢測和管理水平。在工程上，這兩層通常由 CAN控制器和收發(fā)器實現(xiàn)的。下面僅以查詢方式接收報文為例對接收子程序作一個說明。下面以發(fā)送數(shù)據(jù)幀為例對發(fā)送子程序作一個說明。 位周期 T T= SYNCSEGt + 1TSEGt + 2TSEGt =1 SCLt +16SCLt +3SCLt =20SCLt =206102 1??=5101s 通信波特率 =1/T= sK bi tsbi t /10 0/10 5 ? CAN 任意兩個節(jié)點之間的傳輸距離與其通信波特率有關，當采用 Philips 公司的SJA1000CAN 通信控制器時，并假設晶振頻率為 16MHz，通信距離與通信波特率關系如下表所示。通信波特率由 BTR0 和 BTR1 決定。熟悉這三部分程序的設計，就能編寫出利用 CAN 總線進行通信的一般應用程序。這些部分雖然增益了節(jié)點的復雜程序，但是卻提高了節(jié)點的穩(wěn)定性和安全性。 82C250 器件提供對總線的差動發(fā)送能力和對 CAN 控制器的差動接受能力，完全和“ ISO11898”標準兼容。根據(jù)協(xié)議的通用性以及硬件電路的可移植性，還可以方便的移植到其他應用環(huán)境中，具有較大的實際應用意義。本方案采用 TMS320LF2407作為微控制器和 CAN發(fā)送器 PCA82C250設計 CAN節(jié)點。 CAN 控制器有 Philips 公司的82c200、 SJA1000， Intel 公司的 8252 82527 等。 青島大學專科生畢業(yè)論文（設計） 10 Rs 提供條件 工作模式 Rs上的電壓或電流 RsV 待機模式 | RsI |10181。+125℃ PCA82C250 驅(qū)動電路內(nèi)部具有限流電路，可防止發(fā)送輸出極對電源、地或負載短路。其中， 0ACR 和 0AMR 青島大學?？粕厴I(yè)論文（設計） 9 與 1ACR 和 1AMR 的高 4 位比較標志符； 1ACR 和 1AMR 的低 4 位與 3ACR 和 3AMR 的低 4位比較第一個數(shù)據(jù)字節(jié)。其中 1ACR 和1AMR 的低 4 位未使用。 PeliCAN 方式支持 協(xié)議規(guī)定的所有功能（ 29 位的標識符）。 SJA1000 具有 BasicCAN 和 PeliCAN 兩種工作方式。這些也是目前 CAN 總線應用于工業(yè)現(xiàn)場控制、智能大廈、小區(qū)安防、交通工具、醫(yī)療儀器、環(huán)境監(jiān)控等眾多領域，具有強勁的市場競爭力的重要原因。 ③ CAN 具有的完善的通信協(xié)議可由 CAN 控制器芯片及其接口芯片來實現(xiàn)，從而大大降低系統(tǒng)開發(fā)難度，縮短了開發(fā)周期，這些是只僅僅有電氣協(xié)議的 RS485 所無法比擬的。為了實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸和鏈路控制， CAN 總線提供了 4 種幀結構，它們分別位帶有應用數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)幀、向網(wǎng)絡請求數(shù)據(jù)的遠程幀、能夠報告每個節(jié)點錯誤的出錯幀以及如果節(jié)點的接收器電路尚未準備好就會延遲傳送的過載幀。 MAC 子層也要確定，為開始一次新的發(fā)送，總線是否開放或者是否馬上開始發(fā)送。 CAN 協(xié)議也是建立在國際標準組織的開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型基礎上的，主要工作在數(shù)據(jù)鏈路層和物理層。 ● NRZ 編碼 /解碼方式，并采用位填充（插入）技術。 ● CAN 采用非破壞性總線仲裁技術，當多個節(jié)點同時向網(wǎng)絡上傳送信息時，優(yōu)先級低的節(jié)點會主動停止數(shù)據(jù)發(fā)送，而優(yōu)先級最高的節(jié)點可不受影響地繼續(xù)傳輸數(shù)據(jù)，有效避免了總線沖突，從而大大節(jié)省了總線沖突仲裁時間，尤其是在網(wǎng)絡負載很重的情況下也不會出現(xiàn)網(wǎng)絡癱瘓情況（以太網(wǎng)則可能會出現(xiàn)網(wǎng)絡癱瘓）。是現(xiàn)今世界上最為流行控制手段 現(xiàn)場總線的一種形式。目前 CANopen 協(xié)議已經(jīng)被提交歐洲標準委員會討論，作為一種新的工業(yè)現(xiàn)場總線標準 EN503254。 CAN(Controller Area Network)控制器局域網(wǎng)絡是在 20 世紀 80 年代初由德國的BOSCH 公司提出為解決汽車內(nèi)部的復雜硬信號連接而開發(fā)的一種串行數(shù)據(jù)通信協(xié)議，它是一種多主總線，通信介質(zhì)可以是雙絞線，同軸電纜或光導纖維。由于采用現(xiàn)場總線將使控制系統(tǒng)結構簡單，系統(tǒng)安裝費用減少并且易于維護；用戶可以自由選擇不同廠商、不同品牌的現(xiàn)場 設備達到最佳的系統(tǒng)集成等一系列的優(yōu)點，現(xiàn)場總線技術正越來越受到人們的重視。 CAN 已被公認為幾種最有前途的現(xiàn)場總線之一。傳統(tǒng)模擬控制系統(tǒng)采用一對一的物理連接，而現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)把單個分散的測量控制設備變成網(wǎng)絡節(jié)點，以現(xiàn)場總線為紐帶，將每個網(wǎng)絡節(jié)點連接成可以相互溝通信息、共同完成自控任務的網(wǎng)絡系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。通過論證比較最后確定采用由單片機 AT89C5可編程的 CAN 通信控制器 SJA1000 和 CAN 收發(fā)器PCA82C250 組成的節(jié)點的設計方案。CAN 總線上的節(jié)點能接收和發(fā)送信息。 以現(xiàn)場總線為基礎的全數(shù)字控制系統(tǒng)將現(xiàn)有的模擬信號電纜用高容量的現(xiàn)場總線網(wǎng)絡代替，從而大大減輕現(xiàn)場信號電纜連接的費用和工作量，提高信號的傳輸效率，提高信號傳輸?shù)木芎挽`活性，為工業(yè)現(xiàn)場用戶帶來了巨大的好處。眾所周知，現(xiàn)代汽車越來越多的采用電子控制裝置來控制如發(fā)動機定時、注油以及復雜的加速剎車控制（ ASC）、抗鎖定剎車系統(tǒng)（ ABS）等?，F(xiàn)場總線技術應運而生， 現(xiàn)場總線（ Field bus）就是在這種背景下產(chǎn)生的。 如果所有的控制線路簡化到像現(xiàn)在大多的民用電器的供電線路一樣只用一對雙絞線， 青島大學?？粕厴I(yè)論文（設計） 3 每個傳感器、動作單元的控制線都掛到這對雙絞線上，所有的主控設備也都掛到雙絞線上，主控設備可以在線路上找到與自己有關的被控對象進行控制而與在線的其它主控設備、被控單元無關。此后 ，協(xié)會成員開發(fā)出一系列 CANopen 產(chǎn)品，在機械制造、鐵路、車輛、船舶、制藥、食品加工等領域獲得大量應用。操作站主要完成在線系統(tǒng)監(jiān)控，多個智能節(jié)點各自獨立完成數(shù)據(jù)采集、系統(tǒng)設定、運行顯示控制等，通過 CAN現(xiàn)場總線，在操作站和智能節(jié)點之間交換各種數(shù)據(jù)和管理控制信息。 ● CAN 可以多主方式工作，網(wǎng)絡上任意一個節(jié)點均可以在任意時刻主動地向網(wǎng)絡上其它節(jié)點發(fā)送信息，而不分主從，通訊方式靈活，且無需站地址等信息。 ● CAN 的每 幀 信息都有 CRC 效驗及其他檢錯措施，保證了數(shù)據(jù)的出錯率極低。而且， CAN 具有的完善的通信協(xié)議可由 CAN 控制器芯片及其 接口芯片來實現(xiàn)，從而大大降低系統(tǒng)開發(fā)難度，縮短了開發(fā)周期。其中 LLC 子層的主要功能是：為數(shù)據(jù)傳送和遠程數(shù)據(jù)請求提供服務，確認有 LLC 子層接收的報文實際已被接收，完 成報文濾波、過載通知和恢復管理等工作。 1． 5 CAN 現(xiàn)場總線報文傳輸 總線上的信息以不同格式的報文發(fā)送，但長度 有限制。而且 CAN 節(jié)點在錯誤嚴重的情況下具有自動關閉輸出功能，以使總線上其他節(jié)點的操作不受影響 。由于其應用領域廣泛、產(chǎn)量大，實際上已經(jīng)成為一種通用芯片，是采購方便，不受他人限制。這里主要以 SJA1000 為代表對 CAN 控制器的功能作一個簡單介紹。上電復位默認工作方式是 BasicCAN 方式。相應的驗收屏蔽寄存器允許定義某些位為“無關”?？梢?，單濾波方式更適合于擴展幀。 2． 3 PCA82C250CAN 收發(fā)器功能簡介 PCA82C250 收發(fā)器是 CAN 協(xié)議控制器和物理總線之間的接口，該器件對總線提供差動發(fā)送能力并對 CAN 控制器提供差動接收能力，同時還可以大大增強總線的驅(qū)動能力。 CAN 節(jié)點的通信有三種通信模式：高速模式、斜率控制模式、待機模式。只要符合 CAN 總線規(guī)范的單元都可以通過 CAN 接口接入 CAN 總線。單片機和 SJA1000 CAN 控制器都需要時鐘信號 (SJA1000 的時鐘還是比較關鍵的，因為這將關系到以后總線波特率的設定 ，假如晶振太小， CAN 節(jié)點就無法在高速模式下運行 )，這里使用 24MHz 的晶振， 51 單片機的時鐘采用 SJA1000 的 CLKOUT輸出。另外，在工控系統(tǒng) 中，沒有大量數(shù)據(jù)需要處理，故在只要實現(xiàn)簡單控制的場合，為了降低成本常采用單片機開發(fā) CAN 節(jié)點。微處理器 89C51 負責 SJA1000的初始化，通過控制 SJA1000 實現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送等通信任務。 為了增強 CAN 總線節(jié)點的抗干擾能力， SJA1000 的 TX0 和 RX0 并不是直接與 82C250的 TXD 和 RXD 相連，而是通過高速光點耦合器 6N137 后與 82C250 相連，這樣就很好地實 青島大學?？粕厴I(yè)論文（設計） 12 現(xiàn)了總線上各 CAN 節(jié)點間的電氣隔離。另外，在兩根 CAN 總線接入端與地之間分別反接了 1個保護二極管，當 CAN 總線有較高的 負電壓時，通過二極管的短路可起到一定的過壓保護作用。把每秒傳輸信號的個數(shù)，即每秒傳輸信號波形的變化 次數(shù)定義為波特率。 S C LS C LS C LS J W ttS J WS J WtT 2)110()( ????????? 當然在往 SJA1000發(fā)送緩存區(qū)送報文之前，必須先作一些判斷（如下文程序所示）。 SJA1000 報文的接收主要有兩種方式：中斷接收方式和查詢接收方式。它 的出現(xiàn)為分布式控制系統(tǒng)實現(xiàn)各節(jié)點之間實時、可靠的數(shù)據(jù)通信提供了強有力的技術支持。CAN 協(xié)議也是建立在國際標準組織的開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型基礎上的，主要工作在數(shù)據(jù)鏈路層和物理層。 馬上就畢業(yè)了，在這里也由衷的感謝父母對我的養(yǎng)育和教導，在以后的工作中我一定以優(yōu)秀的工作成績來回報父母。 這份論文只是一個開端，其中尚有不完美之處，還望各位 老師同學，不吝指教！ 青島大學?？粕厴I(yè)論文（設計） 21 參考文獻 ［ 1］鄔寬明． CAN 總線原理和應用系統(tǒng)設計［ M］．北京：北京航空航天大學出版社 ,1996． ［ 2］ 鄔寬明 . 現(xiàn)場總線技術應用選編 .2［ M］ . 北京：北京航空航天大學出版社 ,2021． ［ 3］饒運濤 鄒繼軍 鄭勇蕓 .現(xiàn)場總線 CAN 原理與應用技術 [M]. 北京：北京航空航天大學出版社， 2021. ［ 4］ 李正軍 . 現(xiàn)場總線及其應用技術 ［ M］ . 北京 :機械工業(yè)出版社 ,2021. ［ 5］ 陽憲惠 . 現(xiàn)場總線技術及其應用 ［ M］ . 北京 :清華大學出版社 ,1999. ［ 6］張 培人，王洪波 .獨立 CAN 總線控制器 ， 2021. ［ 7］萬福君，潘松峰 .單片微機原理系統(tǒng)設計與應用 .中國科學技術大學出版社， 2021. ［ 8］鮑官軍，計時鳴 .CAN 總線技術、系統(tǒng)實現(xiàn)及發(fā)展趨勢 .浙江工業(yè)大學學報， 2021. ［ 9］中國飛利浦單片機應用協(xié)會 .CAN 技術規(guī)范及器件 .1994. ［ 10］廣州周立功單片機發(fā)展有限公司（ ） .SJA1000 中文資料 . ［ 11］沈紅衛(wèi) .基于單片機的智能系統(tǒng)設計與實現(xiàn) .電子工業(yè)出版社， 2021. ［ 12］周鳳余，魯守銀 ，李貽斌，等 .CAN 總線系統(tǒng)智能節(jié)點設計與實現(xiàn)［ J］ .微計算機信息 ,1999. ［ 13］ 高強，董力川，朱寧 .嵌入式 CAN 總線控制系統(tǒng)設計［ J］ .自動化技術與應用 ,2021. ［ 14］ 陸前鋒 .基于 SJA1000 的 CAN 總線智能控制系統(tǒng)設計［ J］ .自動化技術與應用 ,2021. ［ 15］ SJA1000 standalone CAN Controller Application Semi conductor, 1997. ［ 16］ CAN application layer and munication in Automation 協(xié)會，2021 ［ 17］ PHILIPS SJA1000 standalone CAN controller product . 青島大學?？粕厴I(yè)論文（設計） 22 附 錄 附表 1 幾種現(xiàn)場總線技術特性的比較 FF CAN PROFIBUS LONWORKS HART H1 H2 DP FMS PA 物理層 傳輸速率(bps) K 1 M、 5 K1 M K12M K12M 300 M 1200 通信距離(m) 1900 750/500 10k400