【正文】 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。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。這樣可以提高節(jié)點的穩(wěn)定性和安全性。 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 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。 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)。 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。 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。 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。 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。 5） BSP：控制數(shù)據(jù)流，執(zhí)行錯誤檢測、仲裁、填充、錯誤處理 。 總線空閑時，總線上電平為隱性，直到出現(xiàn)幀起始 SOF。 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 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志：活動錯誤標志和認可錯誤標志，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。 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。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。 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。 第二 章 CAN 總線技術(shù) 現(xiàn)場總線的 相關(guān)知識 現(xiàn)場總線的概念 【 1】【 9】 所謂現(xiàn)場總線，就是應(yīng)用在生產(chǎn)現(xiàn)場、在微機化測量控制設(shè)備之間實現(xiàn)雙向串行多節(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)。介紹 CAN 總線時 ，先從總體上概述了 CAN 總線技術(shù)的主要特點，對這些特點的闡述有詳有略，大部分特點在后面介紹 CAN 控制器時都得以分析，詳細討論了這些 CAN 總線技術(shù)在 CAN 控制器中是具體 如何實現(xiàn)的 ，這樣敘述可謂是相得益彰，讓讀者對 CAN 總線技術(shù)有了更為具體的感受。在本論文中，數(shù)據(jù)采集器采用單片微機 AT89S52 作為控制核心，與 CAN 控制器SJA1000、 CAN 總線收發(fā)器 PCA82C250、 AD 轉(zhuǎn)換器 TLC1543 及液晶顯示器 HD44780等器件共同組成數(shù)據(jù)采集控制器的接口電路，與傳統(tǒng)的 CAN 總線相比，系統(tǒng)簡單可靠，具有更強的可行性和實用性，大有“麻雀雖小，五臟俱全”之功效。它以總線為紐帶，將現(xiàn)場設(shè)備連接起來成為一個能夠相互交換信息的控制網(wǎng)絡(luò)。 關(guān)鍵詞：現(xiàn)場總線；控制器局域網(wǎng)（ CAN）；分布式控制系統(tǒng)（ DCS） Exploiting of Data Collect amp。 2. 介紹 CAN 控制器，并努力把 CAN 總線協(xié)議與 CAN 控制器結(jié)合起來，讓讀者對 CAN 技術(shù)有更為具體深刻的了解。無論是硬件，亦或軟件，都分成了一個一個的小模塊，各個擊破，清晰易懂。 4． 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的高度分散性：現(xiàn)場總線已構(gòu)成一種新的全分散性控制系統(tǒng)的體 系結(jié)構(gòu)?？傊F(xiàn)場總線的發(fā)展共同遵從的統(tǒng)一標準規(guī)范，真正形成開放互連系統(tǒng)，是大勢所趨。 【 1】【 9】 在 SJA1000 中，可通過設(shè)置總線定時器 BTR1 的 SAM 位來選擇讀取總線上電平的時刻和次數(shù)，即選擇采樣點的位 4 置。 在 SJA1000 中，發(fā)送節(jié)點對以上兩種幀的裝載方式是通過向 SJA1000 的發(fā)送緩沖器（ 13B）中寫入數(shù)據(jù)實現(xiàn)的。過載標志傳送后，每一站就開始發(fā)送隱性位并一直監(jiān)視 總線直到檢測出一個隱性位（說明此時總線上各站都完成了過載標志的發(fā)送），再發(fā)送其余 7 個隱性位。由 CPU 寫入， BSP 讀 出。 對 寫 1 即進 入復(fù)位模式；對 寫 0 即進入工作模式。 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 3 2 1 0 AMR1（地址 21） 7 6 5 4 3 2 1 0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 ACR2（地址 18） 7 6 5 4 3 2 1 0 AMR2（地址 22） 7 6 5 4 3 2 1 0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ACR3（地址 19） 7 6 5 4 3 2 AMR3（地址 23） 7 6 5 4 3 2 . . . . . . . . . . . . . . RTR 圖 12：接收 CAN 擴展幀時的單濾波器配置 6. 總線定時寄存器 BTR0（地址 6）和 BTR1（地址 7） 1） BTR0 表 2：總線定時寄存器 0 位 7 位 6 位 5 位 4 位 3 位 2 位 1 位 0 系統(tǒng)時鐘 TSCL= 2*TCLK*（ 32*+16*+8*+4*+2*++1） 其中， TCLK 為晶振周期 =1/24M s。 相位緩沖段 1=TSCL*（ 8*+4*+2*++1） 相位緩沖段 2=TSCL*（ 4*+2*++1） 7. 輸出控制寄存器 OCR（地址 8） 對 OCR 的操作可以確定 CAN 控制器的輸出方式，并建立起符合 CAN 總線要求的電平邏輯所需輸出驅(qū)動器的配置。 第四章 CAN 采集控制器 的 硬件 設(shè)計 CAN 總線的節(jié)點，一般是一個計算機系統(tǒng)，這個系統(tǒng)具有 CAN 總線的通信功能，實現(xiàn)這項功能的是 CAN 總線通信模塊，它 由 CAN 網(wǎng)絡(luò)控制器和 CAN 控制接口芯片組成。 單片機與 CAN 控制器的連接 15 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 :P 3. 6( W R )16P 2. 7( A 1 5)28P 3. 7( R D )17P 3. 2( I N T 0)12P 0. 7( A D 7)32P 0. 6( A D 6)33P 0. 5( A D 5)34P 0. 4( A D 4)35P 0. 3( A D 3)36P 0. 2( A D 2)37P 0. 1( A D 1)38P 0. 0( A D 0)39A L E30X T A L 218X T A L 119U1A T 89 S 521 2U 2 A74 L S 14A D 7A D 6A D 5A D 4A D 3A D 2A D 1A D 0A D 7A D 6A D 5A D 4A D 3A D 2A D 1A D 0 Y124MC115pC215pWR6CS4R D / E5I N T16A D 72A D 61A D 427A D 528A D 326A D 225A D 124A D 023A L E / A S3C L K O U T7X T A L 19X T A L 210U3S J A 10 00R110M 圖 20：單片機與 CAN 控制器的電路連接圖