【正文】 單片機采用 AT89S52,它在 CAN 通信系統(tǒng)中起著承上啟下的銜接作用。很容易看出，按鍵 處于導通狀態(tài)，其相應 的位處于低電平；相反，開關(guān)開路，則相應的位為高電平。電源隔離可采用小功率電源隔離模塊 BO5O5W25 實現(xiàn)。 PCA82C250 的 CANH 和 CANL 通過 5KΩ限流電阻與 CAN 總線相連，保護其免受過流的沖擊 。 為了使電壓更穩(wěn)定， 9V 端和 5V 端各加 1000uF 電解電容和 瓷片電容；為了保護 7805，加入1N4148。只有 TBS=1且 TS=0，才可以將新報文寫到發(fā)送緩沖器，置位命令寄存器的發(fā)送 請求標志（ TR=1），使 SJA1000 啟動發(fā)送；否則，主控制器將新報文保存到臨時存儲器，并設(shè)置一個暫存標志，表示一個報文正在等待發(fā)送，當正在發(fā)送的報文發(fā)送成功結(jié)束， CAN 控制器會產(chǎn)生一個發(fā)送中斷，在對應的中斷服務程序檢查是否有暫存的報文要發(fā)送，一個正在等待發(fā)送的報文會從臨時存儲器復制到發(fā)送緩沖器中，暫存標志被消除，置位TR，啟動發(fā)送。AD 轉(zhuǎn)換的通道首地址，即 A0 通道 MOV R5,5。 3. 報文發(fā)送的具體過程 當 SJA1000 正在發(fā)送報文時，發(fā)送緩沖器被寫鎖定。 電源模塊 整個 CAN 系統(tǒng)主要使用 +5V 電源，如圖為 220V 交流電壓轉(zhuǎn)化為 +5V 直流電壓 的 原理圖。 C1 和 C2 是電源濾波電容， X25045 的復位引腳直接接單片機的 RST 腳，并 通過非門接 CAN 控制器的 腳，以實現(xiàn)同步復位，再加上10KΩ 的上拉電阻，而按鈕 SWPB 是為手動復位而設(shè)置的，這樣就組成了一個實際的看門狗 電路。 為了增強 CAN 總線節(jié)點的抗干擾能力， SJA1000 的 TX0 和 RX0 是通過高速光耦 6N137 與 PCA82C250 的 TXD 和 RXD 相連，這樣就很好的實現(xiàn)了總線上各個節(jié)點之間的電氣隔離。最簡單的方法就是系統(tǒng)中一個模塊接收同一種標識的信息幀，這個信息幀的標識實際上就是 它的接收模塊的地址。 狀態(tài)量的采集 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 : \ 我的學習專區(qū) \ 畢業(yè)設(shè)計 \ l i ns hi \ xu d b D r a w n B y :U2R51KR110K+5U3R61KR210K+5U4R71KR310K+5U5R81KR410K+5P 2. 324P 2. 223P 2. 122P 2. 021U1A T 89 S 521234J1C O N 4狀 4狀 3狀 2狀 1 圖 18：狀態(tài)量的采集電路 如圖 18 為狀 態(tài)量的采集電路，外部狀態(tài)通過光耦與單片機引腳相連，單片機可以通過查詢的方式隨時檢測外部系統(tǒng)的運行狀態(tài)。 3. 待機模式（ VRs,通常將 Rs 腳接高電平） 這種模式下，發(fā)送器被關(guān)閉，接收器轉(zhuǎn)至低電流 。增長或縮短的上限與同步跳轉(zhuǎn)寬度 TSJW 相等。 1）標準幀 標準幀的濾波使用 4B 驗收濾波器的前 2B。 2． SJA1000(DIP 封裝 )的引腳圖 圖 9： SJA1000 的引腳 注： 1） AD7~AD0 為多路地址 /數(shù)據(jù)總線； 2） CLKOUT 輸出頻率可由時鐘分頻寄存器（ CDR）的 、 、 位設(shè)置； 3） XTAL XTAL2 接 24MHZ 晶振； 4） MODE 為 1 表示 Intel 模式； 5） 用于中斷微控制器，低電平有效。 SJA1000 硬件配置 1. SJA1000 的模塊結(jié)構(gòu) 7 圖 8： CAN 控制器 SJA1000 的 模塊結(jié)構(gòu) 1） IML： 解釋來自 CPU 的命令，控制 CAN 寄存器的尋址，向主控制器提 供中斷信息和狀態(tài)信息。 6 4. 過載幀 各 節(jié) 點 過 載標 志 的 疊 加過 載 界 定 符幀 間 空 間 或 過 載 幀過 載 幀幀 結(jié) 束 或 錯 誤 界 定 符 或 過 載 界 定 符 圖 6：過載幀結(jié)構(gòu) 當某接收器因內(nèi)部原因等，要求緩發(fā)下一個數(shù)據(jù)幀或遠程幀時，它向總線 發(fā) 過載 幀。 2. 遠程幀（ Remote Frame） 遠程幀被用來請求總線上某個遠程節(jié)點發(fā)送自己想要接收 的某種數(shù)據(jù)，其格式與數(shù)據(jù)幀類似，主要區(qū)別在于遠程幀沒有數(shù)據(jù)場。 4. CAN 總線采用非破壞性總線仲裁技術(shù)。 3． 開放系統(tǒng)、統(tǒng)一標準是現(xiàn)場總線的發(fā)展趨勢 不同廠商提供的設(shè)備之間的通信標準不統(tǒng)一，會嚴重束縛了工廠底層網(wǎng)絡的發(fā)展。 2． 互可操作性和互用性：前者是指實現(xiàn)互連的設(shè)備間和系統(tǒng)間的信息傳送與溝通；后者是指不同生產(chǎn)廠家性能類似的設(shè)備可以互相替換。將 CAN 的技術(shù)規(guī)范與 CAN 控制器緊密結(jié)合起來，是本論文的一大特色 。 【 1】【 9】 作為目前最流行的現(xiàn)場總線技術(shù)之一的 CAN 總線，是一種串行通訊協(xié)議，是一種基于微控制器件的網(wǎng)絡，其通信接口中集成了 CAN 協(xié)議的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層功能，廣泛應用于汽車工業(yè)、航空工業(yè)和工業(yè)控制等自動化領(lǐng)域。本論文是按照從 CAN 協(xié)議標準到實現(xiàn) CAN 總線的工具再到如何實現(xiàn) CAN 總線的脈絡逐步展開的。本論文中論述了 CAN 總線的基本原理與技術(shù)規(guī)范，討論了 CAN 控制器的工作原理，分析了 CAN 通信系統(tǒng)的設(shè)計。現(xiàn)場總線也被稱為自動化領(lǐng)域的計算機網(wǎng)絡，是當今自動化領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展的熱點之一，它標志著控制技術(shù)進入了一個新的時代，并將對該領(lǐng)域的發(fā)展產(chǎn)生重要影響。 第三章重點介紹了 CAN 控制器，主要是介紹 CAN 控制器的寄存器，但又不僅僅是只介紹寄存器本身，因為 在 介紹 CAN 控制器的寄存器時，又聯(lián)系到 CAN 的技術(shù)規(guī)范，側(cè)重介紹了如何通過在復位模式下寫寄存器來選擇 CAN 技術(shù)的相關(guān)內(nèi)容，真正讓 CAN 技術(shù)在 CAN 控制器這里 發(fā)揮得淋漓盡致，讓讀者感受到 CAN 的技術(shù)規(guī)范及協(xié)議貌似抽象，實際上一個芯片就能把這些協(xié)議全部做進去。 現(xiàn)場總線的主要特點 1． 系統(tǒng)的開放性：世界上任何遵守相同標準的設(shè)備或系統(tǒng)之間都可以 互 連，通信協(xié)議一致公開。但這種數(shù)字模擬信號混合運行方式難以實現(xiàn)智能儀表之間的信息交換，應用需求呼喚著現(xiàn)場總線的出現(xiàn)。 CAN報文的優(yōu)先級結(jié)合在標識符 ID 中，顯性位的位權(quán)值越大（即報文標識區(qū)的值越?。?，優(yōu)先級越高。 CAN 總線的幀類型 1. 數(shù)據(jù)幀 （ Data Frame） 1) 標準格式 （ Standard Format） 仲 裁 場 控 制 場1 1 位 標 識 符（ I D . 2 8 ~ I D . 1 8 )SOFR T R I D E R 0數(shù) 據(jù) 長 度 代 碼（ D L C 3 ~ D L C 0 )數(shù) 據(jù) 場0 ~ 8 個 字 節(jié)C R C 場 A C K 場 幀 結(jié) 束 幀 間 空 間 或 過 載 幀七 個 隱 性 位圖 1： 報文 的 數(shù)據(jù)幀標準格式 注： RTR=0, IDE=0, R0=0, DLC=0000B~1000B 2） 擴展格式（ Extend Format） 仲 裁 場 控 制 場1 1 位 標 識 符（ I D . 2 8 ~ I D . 1 8 )SOFR T RI D E R 0數(shù) 據(jù) 長 度 代 碼（ D L C 3 ~ D L C 0 )數(shù) 據(jù) 場0 ~ 8 個 字 節(jié)S R R1 8 位 標 識 符（ I D . 1 7 ~ I D . 0 )R 1其 余 場 同 標 準 格 式 圖 2： 報文的 數(shù)據(jù)幀擴展格式 注： SRR=0, IDE=1, RTR=0, R1=0, R0=0, DLC=0000B~1000B IDE 位是區(qū)分標準格式與擴展格式的標志，對標準格式， IDE=0；對擴展格式，IDE=1。 錯誤界定符包括 8 個隱性位，錯誤標志傳送之后，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點都完成了錯誤標志的發(fā)送），再發(fā)送其余 7 個隱性位。 【 9】 主要特點有： 1. 同時支持兩種 CAN 模式 BasicCAN 和 PeliCAN，可通過設(shè)置時鐘分頻 寄 存器CDR 中的 CAN 模式位來選擇使用哪種 CAN 模式； 2. 引腳和電氣特性 與 PCA82C200 獨立 CAN 控制器兼容； 3. 同時支持 11 位（標準格式）和 29 位（擴展格式）識別碼； 4. 設(shè)有 64B RXFIFO 和 13B 發(fā)送緩沖器； 5. 使用 24MHZ 時鐘頻率，傳輸速率可達 1Mbps。 7） EML：接收 BSP 的出 錯報告，通知 BSP 和 IML 進行錯誤統(tǒng)計。 無論標準幀還是擴展幀，接收信息時的濾波操作如下： 圖 10：接收 CAN 報 文時的單濾波操作 由上圖可以看出，當驗收屏蔽位為 1，不管信息位如何，都不會對結(jié)果產(chǎn)生影響， 9 因 而設(shè)置 AMR 相應位為 1，可以將相應的信息位定為不影響。如果沿相位誤差為正，則相位緩沖段 1 被增長；如果沿相位誤差為負，則相位緩沖段 2 被縮短。 2. 斜率控制模式（ Rs 腳通過一個 15~200K 的電阻 Rext 接地） 這種模式下轉(zhuǎn)換速度由 Rext 的阻值來調(diào)整，一般采用非屏蔽的總線電纜。如圖 17， TLC1543 的 CS、 I/O CLOCK、 ADDRESS、 DATAOUT 腳分別通過 14 光耦與單片機引腳相連，單片機通過軟件模擬 SPI 口，控制 TLC1543 的模入通道的選擇以及讀入 TLC1543 轉(zhuǎn)換的結(jié)果。 CAN 模塊地址的硬件設(shè)置 及控制參 數(shù)設(shè)置 16 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 : \ 我的學習專區(qū) \ 畢業(yè)設(shè)計 \ l i ns hi \ xu .D d b D r a w n B y :R110KR210KR310KR410K+5S1 S W P BS2 S W P BS3 S W P BS4 S W P BP 1. 01P 1. 12P 1. 23P 1. 34U1A T 89 S 52 圖 21： CAN 模塊地址的硬件設(shè)置 及控制參數(shù)設(shè)置 電路 按照 CAN 協(xié)議，每個 CAN 信息幀都有其惟一標識。如果系統(tǒng)傳輸距離短，環(huán)境干擾小，可以不用電流隔離，可直接把 CAN 總線收發(fā)器 PCA82C250 的 VREF 端（約 為 ）與 RX1 引腳相連，從而簡化了電路。這里用 、 、 引腳來模擬一個同步串行通信的串行口，其中， 和 分別作為 X25045 的同步串行通信的信號輸入和輸出， 作為它的時鐘輸入。忽略它們會使數(shù)據(jù)通信的抗干擾性及可靠性大大降低。 2. 報文發(fā)送的中斷服務程序流程圖 22 是 發(fā) 送 中 斷 ?有 暫 存 的報 文 ？清 暫 存 標 志把 暫 存 報 文 寫到 發(fā) 送 緩 沖 區(qū)啟 動 發(fā) 送 命 令是否是否 圖 29：報文發(fā)送的中斷服務程序流程圖 中斷發(fā)送程序負責把臨時存儲器中的暫存報文發(fā)送出去。 25 主要參考文獻 【 1】 陽憲惠 .現(xiàn)場總線技術(shù)及其應用 [M].北京：清華大學出版社， 1999:3478. 【 2】 饒運濤，鄒繼軍，鄭勇云 .現(xiàn)場總線 CAN原理與應用技術(shù) [M].北京：北京 航空 航 天 大 學出版社， :102109. 【 3】 部寬明 .CAN總線系統(tǒng)設(shè)計中的幾個問題 [M].電子技術(shù)應用， 1998年，第 9期 . 【 4】 楊洪 .基于 CAN總線的控制系統(tǒng)及應用研究 [D].華僑大學碩士學位論文， . 【 5】 徐愛鈞，彭秀華 .單片機高級語言 C51 Windows 環(huán)境編程與應用 [M].北京：電 子 工 業(yè) 出版社， :2234. 【 6】 劉文濤 .單片機語言 C51典型應用設(shè)計 [M].人民郵電出版社， . 【 7】 于海生 .CAN總線工業(yè)測控網(wǎng)絡系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn) [R].儀器儀表學報， 2021年， 第 2期 . 【 8】 李 朝青 .單片機原理及接口技術(shù)（第 3版） [M].北京航空航天大學出版社 , :1788. 【 9】 史久根，張培仁，陳真勇 .CAN現(xiàn)場總線系統(tǒng)設(shè)計技術(shù) [M].國防工業(yè)出版 社， . 【 10】 Philips Specification Version ,Parts A and