【正文】 力強(qiáng)，特別適用于復(fù)雜的車(chē)輛環(huán)境 監(jiān) 測(cè)。 CAN 控制器檢測(cè)到總線(xiàn)上有數(shù)據(jù)時(shí)會(huì)自動(dòng)接收總線(xiàn)上的所需數(shù)據(jù)，存入其接收緩沖區(qū)，并向單片機(jī) AT89C52 發(fā)送接收中斷，啟動(dòng)單片機(jī)的接收服務(wù)程序，單片機(jī)通過(guò)執(zhí)行接收服務(wù)程序從 CAN 控制器的接收緩沖區(qū)讀取數(shù)據(jù) ，然后 進(jìn)行顯示 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 控制等 。初始化包括設(shè)置驗(yàn)收濾波器、總線(xiàn)定時(shí)器、輸出控制、時(shí)鐘分頻中的特定控制等，設(shè)置復(fù)位請(qǐng)求后，一定要校驗(yàn)，以確保設(shè)置成功。 AT89C52 芯片內(nèi)部有 6 個(gè)中斷源，在本次設(shè)計(jì)中涉及到 AT89C52 芯 片的中斷源有三個(gè)，分別是外部中斷 INT0、 INT定時(shí) /計(jì)數(shù)器 T0。如果采用電平激活外部中斷方式，外部中斷源應(yīng)一直保持中斷請(qǐng)求有效，直至所請(qǐng)求的中斷得到響應(yīng)時(shí)為止。 每個(gè)定時(shí) /計(jì)數(shù)器還 有 4種操作模式。對(duì)于定時(shí) /計(jì)數(shù)器 1， 設(shè)置為模式 3將使它保持原有的計(jì)數(shù)值，其作用如同使 TR1=0。 方式 0：在這種方式下，串行數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收均通過(guò) RXD 引腳進(jìn)行。 11位為一幀：一個(gè)起始位（ 0）， 8個(gè)數(shù)據(jù)位（最低位優(yōu)先），一個(gè)可編程的第九數(shù)據(jù)位和一個(gè)停止位（ 1）。 3．通用 CAN 收發(fā)器 PCA82C50 是 CAN 協(xié)議控制器和物理總線(xiàn)間的接口，它主要是為汽車(chē)中高速通訊（高達(dá) 1Mbps）應(yīng)用而設(shè)計(jì)。 CANH、 CANL 兩條線(xiàn)也防止在汽車(chē)環(huán)境下可能發(fā)生的電氣瞬變現(xiàn)象。在準(zhǔn)備模式中傳輸一個(gè)報(bào)文就可以將系統(tǒng)激活。采用 12MHz 時(shí)， AT89C52 的狀態(tài)周期為 (2/12) 108=167ns。 C8051F040單片機(jī)是由美國(guó) Cygnal公司生產(chǎn)的完全集成的混合信號(hào)系統(tǒng)級(jí)SoC(System on Chip)，具有與 8051指令集完全兼容的 CIP51內(nèi)核。這部分的寄存器有： CAN控制寄存器 (CAN0CN)、 CAN 狀態(tài)寄存器(CAN0STA)、 CAN 測(cè)試寄存器 (CANTST)、錯(cuò)誤計(jì)數(shù)寄存器、位定時(shí)寄存器和波特率預(yù)比列因子擴(kuò)展寄存器。通過(guò)讀取它們的值可以實(shí)時(shí)地判斷相應(yīng)報(bào)文對(duì)象的狀態(tài)，從而使 CAN控制器能正確運(yùn)行。 另外，還有發(fā)送對(duì)象的更新、位定時(shí)寄存器等配置。若數(shù)據(jù)寄存器(DLC30， Data07)將被使用 ,TxRqst 和 RmtEn 在數(shù)據(jù)有效前不會(huì)被置位。) 允許相同識(shí)別符的數(shù)據(jù)幀組被接收。 圖 是 單片機(jī) 最小系統(tǒng) 電路 。 經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單總線(xiàn)連接的 SJA1000 可完成 CAN 總線(xiàn)的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的所有功能。 (7) 增強(qiáng) CAN 模式 (PeliCAN)。而且，它增加了一種新的工作模式（ PeliCAN），這種模式支持很多新特性的 協(xié)議。 微控制器和 SJA1000 之間狀態(tài)、控制和命令信號(hào)的交換都是在控制段中完成的。 此外要注意， SJA1000 的 RST、 INT、 CS、 RD、 WR 等控制信號(hào)的有效極性，以及是否與所用 CPU 的相應(yīng)控制信號(hào)極性一致，如不一致，則要注意二者之間反相以后連接。復(fù)位模式 控制段在 SJA1000 初始化時(shí)是可被設(shè)置通訊參數(shù)的。支持熱插拔 。 (3) 擴(kuò)展接收緩沖器 (64 字節(jié) FIFO)。而 82C250 可以支持 110 個(gè) CAN 節(jié)點(diǎn)，并且國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上 PHILIPS的產(chǎn)品型號(hào)比較多，購(gòu)買(mǎi)比較方便。處于中斷寄存器中的中斷識(shí)別符 Intld 能表明中斷的原因，如果這個(gè)寄存器的值為 0， 沒(méi)有中斷發(fā)生；否則 ,有中斷發(fā)生。 如果 RxIE 位被置位， 當(dāng)一個(gè)接收到的數(shù)據(jù)幀被接收并存儲(chǔ)在報(bào)文對(duì)象中時(shí)，IntPnd 位將被置位。 當(dāng) CAN 控制寄存器中的 Init 位置零， CAN 內(nèi)核中的 CAN協(xié)議控制器狀態(tài)機(jī)制和報(bào)文處理狀態(tài)機(jī)制將控制 CAN 的內(nèi)部數(shù)據(jù) 流。 那么，通過(guò) CAN0ADR 、 CAN0DATH和 CAN0DATL 寄存器以索引方式間接訪(fǎng)問(wèn) CAN 控制器中寄存器 的過(guò)程會(huì)怎樣呢 ?因?yàn)槊總€(gè) CAN控制器寄存器都有一個(gè)索引號(hào) , 如果要訪(fǎng)問(wèn)某一 CAN 控制寄存器，只需將此寄存器的索引號(hào)寫(xiě)入 CAN0ADR 寄存器，而數(shù)據(jù)讀 /寫(xiě)操作通過(guò) CAN0DATH和 CAN0DATL 來(lái)完成。利用此接口寄存器可以避免 CPU 訪(fǎng)問(wèn)報(bào)文 RAM 與 CAN 報(bào)文接收和發(fā)送緩沖轉(zhuǎn)移之間的沖突。此 CAN控制器有以下幾部分構(gòu)成： CAN內(nèi)核 、 報(bào)文 RAM(與 C8051 RAM相互獨(dú)立 )、報(bào)文處理狀態(tài)機(jī)制和 CAN控制寄存器。 在進(jìn)行 CAN 控制器和 CPU 的連線(xiàn)設(shè)計(jì)之前，必須先設(shè)計(jì) CPU 訪(fǎng)問(wèn) CAN 控制器的方式。內(nèi)部有 4352 字節(jié) RAM 和 64K FLAH 程序存儲(chǔ)器，可省去擴(kuò)展存儲(chǔ)器的工作；并且內(nèi)部嵌入滿(mǎn)足 規(guī)范的 CAN 控制器，可方便實(shí)現(xiàn) CAN 通訊。當(dāng)使用非屏蔽的總線(xiàn)電纜時(shí)，可以考慮使用這種模式。 在節(jié)點(diǎn)溫度大約超過(guò) 160℃ 時(shí)，兩個(gè)發(fā)送器輸出端的極限電流將減少。有獨(dú)立 CAN 控制器，也有和 CPU 集成到一起的非獨(dú)立 CAN 控制器。 10位為一幀：一個(gè)起始位（ 0）， 8 個(gè)數(shù)據(jù)位（最低位優(yōu)先）和一個(gè)停止位（ 1）。串行口的中斷是由串行口控制寄存器 SCON 中的發(fā)送標(biāo)志TI 或接收中斷標(biāo)志 RI 產(chǎn)生。 模式 2：這種模式是把定時(shí)計(jì)數(shù)器 TL0 或 TL1 配置成一個(gè)可以自動(dòng)重裝載的 8為計(jì)數(shù)器。每個(gè)機(jī)器周期等于 12 個(gè)振蕩器周期，故計(jì)數(shù)速率為振蕩器頻率的 1/12。若 ITx=0（ X 為 0或 1），則采用電平激活方式： 在 INTX 引腳 上檢測(cè)到低電平，將觸發(fā)外部中斷。 Cygnal 公司的 51 系列單片機(jī) C8051F040 是集成在一塊芯片上的混合信號(hào)系統(tǒng)級(jí)單片機(jī)，在一個(gè)芯片內(nèi)集成了構(gòu)成一個(gè)單片機(jī)數(shù)據(jù)采集或控制的智能節(jié)點(diǎn)所需要的幾乎所有模擬和數(shù)字外設(shè)以及其他功能部件，代表了目前 8位單片機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展方向。 （ 2）微處理器對(duì) SJAI000 的控制訪(fǎng)問(wèn)，是以外部寄存器 方式來(lái)訪(fǎng)問(wèn) SJA1000 的內(nèi)部寄存器，所以在微處理器訪(fǎng)問(wèn) SJA1000 時(shí)，應(yīng)該正確定義 SJA1000 內(nèi)部寄存 器的訪(fǎng)問(wèn)地址。 傳感器采集蓄電池的電壓和溫度 ，并進(jìn)行處理后通過(guò) CAN總線(xiàn)將采集來(lái)的數(shù)據(jù)發(fā)送到汽車(chē)的其它控制單元中，而且可以接收 CAN總線(xiàn)中其它節(jié)點(diǎn)或控制單元的數(shù)據(jù)。 CAN 總線(xiàn)系統(tǒng)中所 有的信號(hào)傳輸都通過(guò)總線(xiàn)傳輸。收狀態(tài)位置高（滿(mǎn)） 這種情況將通過(guò)狀態(tài)位或數(shù)據(jù)溢出中斷反應(yīng)到微控制器。由用戶(hù)填寫(xiě)所要發(fā)送的數(shù)據(jù)。 8．?dāng)?shù)據(jù)長(zhǎng)度碼（ DLC） 信息數(shù)據(jù)區(qū)的字節(jié)數(shù)根據(jù)數(shù)據(jù)長(zhǎng)度碼編制。 是最高位，在仲裁過(guò)程中是最先被發(fā)送到總線(xiàn)上。如果去讀這個(gè)地址，返回值是‘ 11111111’。在 SJA1000 被初始化時(shí)，控制段可被設(shè)置通信參數(shù)， CAN 總線(xiàn)上的通信可通過(guò)此段由 CPU 控制?？偩€(xiàn)空閑周期可為任意長(zhǎng)度。此后開(kāi)始發(fā)送剩余的“ 1111111”。 一個(gè)檢測(cè)到出錯(cuò)條件的“錯(cuò)誤激活”節(jié)點(diǎn)通過(guò)發(fā)送一個(gè)活動(dòng) 錯(cuò)誤標(biāo)志進(jìn)行標(biāo)注。 （ 2） 遠(yuǎn)程幀 需要獲得數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)可以借助于傳送一個(gè)遠(yuǎn)程幀來(lái)請(qǐng)求對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)給它。 ⑥ 應(yīng)答場(chǎng)（ ACK）為兩位，包括應(yīng)答間隙和應(yīng)答界定符，如圖 。 由圖 ，控制場(chǎng)包括數(shù)據(jù)長(zhǎng)度碼和兩個(gè)保留位，這兩個(gè)保留位必須發(fā)送“ 0”。只有在總線(xiàn)處于空閑狀態(tài)時(shí)，才允許節(jié)點(diǎn)開(kāi)始發(fā)送。當(dāng)發(fā)送器在發(fā)送的位流中檢測(cè)到 5位連續(xù)的相同數(shù)值時(shí)，將自動(dòng)地在實(shí)際發(fā)送的位流中插入一個(gè)補(bǔ)碼位。該單元在總線(xiàn)空閑或丟失仲裁前恒為發(fā)送器。 CAN 技術(shù)規(guī)范 1． CAN 節(jié)點(diǎn)的分層結(jié)構(gòu) 為使設(shè)計(jì)透明和執(zhí)行靈活，遵循 ISO/OSI 標(biāo)準(zhǔn)模型， CAN 分為數(shù)據(jù)鏈路層（包括邏輯鏈路 控制子層 LLC 和媒體訪(fǎng)問(wèn)控制子層 MAC）和物理層，而在 CAN 技術(shù)規(guī)范 的版本中，數(shù)據(jù)鏈路層的 LLC 和 MAC 子層的服務(wù)和功能被描述為“目標(biāo)層”和“傳送層”。尤其是在網(wǎng)絡(luò)負(fù)載很重的情況下也不會(huì)出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)癱瘓情況。由于其高性能、高可靠性、及獨(dú)特的設(shè)計(jì)， CAN 越來(lái)越受到人們的重視。 主要內(nèi)容及研究方法 這次 設(shè)計(jì)的電動(dòng)汽車(chē)蓄電 池 組 的標(biāo)稱(chēng)電壓是 312伏，由 156 個(gè)標(biāo)稱(chēng) 單體電壓組成。為了解決汽車(chē)中眾多控制器與測(cè)量?jī)x器間的互聯(lián)數(shù)據(jù)通訊，德國(guó) BOSCH 公司開(kāi)發(fā)了一種通用串行數(shù)據(jù)通訊協(xié)議 — CAN 總線(xiàn)，又稱(chēng)控制器局域網(wǎng)。 the measured temperature values A2 op amp differential amplifier circuit posed of the output。 因此 ， 動(dòng)力蓄電池管理系統(tǒng)成為電動(dòng)車(chē)技術(shù)重要課題之一。 82C250 是 CAN 總線(xiàn)收發(fā)器，它是 CAN 控制器與總線(xiàn)之間的接口器件，實(shí)現(xiàn)對(duì)總線(xiàn)的差動(dòng)發(fā)送和差動(dòng)接收， 6N173 為高速隔離器件，用于保護(hù)總線(xiàn)控制器 ， 從而 實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)檢測(cè)電池運(yùn)行狀態(tài) ， 對(duì)電池 組 電壓 、 溫度 等動(dòng)態(tài)測(cè)量。 Online monitoring。因電池在 充電和使用過(guò)程中無(wú)污染，應(yīng)用在汽車(chē)上可實(shí)現(xiàn)零排放，有助于解決汽車(chē)造成的環(huán)境污染，并且可對(duì)電池反復(fù)多次充電，因此，純電動(dòng)汽車(chē)和混合動(dòng)力汽車(chē)成為世界各國(guó)研究的重點(diǎn)。 一方面 在實(shí)際應(yīng)用中蓄電池的溫度和電壓是分組測(cè)試的，如果用同一個(gè)單 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和控 制的話(huà)，就不能實(shí)時(shí) 監(jiān)測(cè) 電池的工作溫度和電壓，降低了實(shí)用性 ；另一方面在實(shí)際生活中對(duì)蓄電池的監(jiān)測(cè) 是 多方面的，所以采用兩個(gè)單片機(jī)。利用這一特點(diǎn)可方便地構(gòu)成多機(jī)備份系統(tǒng)。 8． CAN 每幀信息都有 CRC 校驗(yàn)及其它檢錯(cuò)措施，保證了數(shù)據(jù)出錯(cuò)率極低。位定時(shí)特性也是 MAC 子層的一部分。為了能同其它報(bào)文進(jìn)行總線(xiàn)訪(fǎng)問(wèn)競(jìng)爭(zhēng)，總線(xiàn)一旦空閑，重發(fā)送立即開(kāi)始。 （ 1） 數(shù)據(jù)幀 數(shù)據(jù)幀由 7 個(gè)不同的位場(chǎng)組成，即幀起始、仲裁場(chǎng)、控制場(chǎng)、數(shù)據(jù)場(chǎng)、 CRC場(chǎng)、 ACK 場(chǎng)和幀結(jié)束。 RTR 位為“ 0”代表是數(shù)據(jù)幀，為“ 1”代表遠(yuǎn)程幀。為實(shí)現(xiàn) CRC計(jì)算，被除的多項(xiàng)式系數(shù)由包括幀起始、仲裁場(chǎng)、控制場(chǎng)、數(shù)據(jù)場(chǎng)在內(nèi)的位給出，其 15個(gè)最低位的系數(shù)為 0。應(yīng)答場(chǎng)的位填充由硬件自動(dòng)確定。 （ 3） 出錯(cuò)幀 出錯(cuò)幀由兩個(gè)不同場(chǎng)組成，第一個(gè)場(chǎng)由來(lái)自各站的錯(cuò)誤標(biāo)志疊加得到，后隨的第二個(gè)場(chǎng)是出錯(cuò)界定符。該錯(cuò)誤認(rèn)可站以發(fā)送出認(rèn)可錯(cuò)誤標(biāo)志為起點(diǎn)，當(dāng)檢測(cè)到總線(xiàn)上有 6個(gè)相同的連續(xù)位后，認(rèn)可錯(cuò)誤標(biāo)志即告完成。對(duì)于非“錯(cuò)誤認(rèn)可”的接收器，其幀間空間如圖 ；對(duì)于“錯(cuò)誤認(rèn)可”節(jié)點(diǎn)，其幀間空間如圖 所示。 CAN控制器主要由實(shí)現(xiàn) CAN總線(xiàn)協(xié)議部分和微控制器接口部分組成。這些位可以被微控制器設(shè)置或復(fù)位，用戶(hù)可以對(duì)控制寄存器進(jìn)行讀 /寫(xiě)操作。寄存器在被控制器讀過(guò)之后，所有會(huì)導(dǎo)致 INT 引腳上的電平漂移的位被復(fù)位。 7．遠(yuǎn)程發(fā)送請(qǐng)求（ RTR） 如果此位是“ 1”，總線(xiàn)將以遠(yuǎn)程結(jié)構(gòu)發(fā)送數(shù)據(jù)，這意味著此段中沒(méi)有數(shù)據(jù)字節(jié)。它的各位由用戶(hù)填寫(xiě)。在任何情況下， FIFO 中可以存儲(chǔ)的信息數(shù)取決于各條信息的長(zhǎng)度。 12．接收代碼寄存器（ ACR） CAN地址 4 復(fù)位請(qǐng)求位被置高（當(dāng)前）時(shí)，這個(gè)寄存器是可以訪(fǎng)問(wèn)的。 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 第 3章 總體設(shè)計(jì)方案 系統(tǒng) 功能描述 在汽車(chē)中，有很多信號(hào)的采集。 本系統(tǒng)就是要用 CAN 總線(xiàn)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn) 。 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 如圖 所示。 （ 5）向 SJA1000 的發(fā)送緩沖區(qū)寫(xiě)入數(shù)據(jù)時(shí)，一定要檢查發(fā)送緩沖區(qū)是否處于鎖定狀態(tài)，如鎖定，這時(shí)寫(xiě)入的數(shù)據(jù)將丟失。其中外部中斷 INT0優(yōu)先級(jí)別最高，定時(shí) /計(jì)數(shù)器 T0 次之，然后是 INT1 中斷。 （ 2）關(guān)于定時(shí) /計(jì)數(shù)器 T T0 和 T2 AT89C52 有三個(gè)定時(shí)計(jì)數(shù)器，本系統(tǒng)中使 用了一個(gè)定時(shí) /計(jì)數(shù)器 T0。 模式 0：通過(guò) TMOD 寄存器把定時(shí) /計(jì)時(shí)器 0或 1置為模式 0。對(duì)于定時(shí) /計(jì)數(shù)器 0，模式 3 將使 TL0 和 TH0 成為 2 個(gè)互相獨(dú)立的 8位計(jì)數(shù)器。 RXD引腳來(lái)輸出移位脈沖。發(fā)送時(shí)，第九數(shù)據(jù)位來(lái)自專(zhuān)用寄存器 SCON 的 TB8， 可為 0或 1波特率可編程為振蕩頻率的 1 /32 或 1/64。此器件對(duì)總線(xiàn)提供差動(dòng)發(fā)送能力，對(duì) CAN 控制器提供差動(dòng)接收能力，完全符合“ ISO11898”標(biāo)準(zhǔn)。 PCA82C250 共有三種不同的工作模式控制，通過(guò) Rs 控制引腳提供： 第一種模式是高速模式。 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 第 4章 系統(tǒng) 硬件設(shè)計(jì) 單片機(jī)電路 設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)因?yàn)閼?yīng)用于汽車(chē)中，周?chē)盘?hào)干擾強(qiáng)，最好系統(tǒng)使用盡可能少的外圍擴(kuò)展芯片，提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，所以要求使用的單片機(jī)具有片內(nèi)足夠大的 ROM和 RAM。 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 設(shè)計(jì) SJA1000 控制器與 CPU 的硬件連接電路，主要是 SJA1000 控制器的 片選CS 和中斷 INT 兩個(gè)引腳的連接設(shè)計(jì)。它在一塊芯片上集成了構(gòu)成一個(gè)單片機(jī)數(shù)據(jù)采樣或控系統(tǒng)所需要的幾乎所有模擬和數(shù)字外設(shè)及其它功能部件。其中， CAN0CN、 CAN0STA 和 CANTST 可通過(guò) C8051 MCU 特殊功能寄存器直接訪(fǎng)問(wèn)，其它的只能通過(guò)間接訪(fǎng)問(wèn)。它們的標(biāo)識(shí)位由 CAN0 ADR 、CAN0DATH和 CAN0DATL通過(guò)索引方式間接來(lái)訪(fǎng)問(wèn)。 （ A） 初始化處理 報(bào)文 RAM 中的報(bào)文對(duì)象 (除 MsgVal、