【正文】 層次，分別對應(yīng) OSI 標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)模型的最低兩 層：數(shù)據(jù)鏈路層和物理層。 MAC 子層不存在修改的靈活性。數(shù)據(jù)幀用于將數(shù)據(jù)從發(fā)送器傳輸?shù)浇邮掌鳎?7 個不同的位場組成：幀起始、仲裁場、 控制場、數(shù)據(jù)場、 CRC 場、應(yīng)答場和幀結(jié)束（在 中存在，具有 11 位標(biāo)識符的數(shù)據(jù)幀稱為標(biāo)準(zhǔn)幀；具有 29 位標(biāo)識符的數(shù)據(jù)幀稱為擴(kuò)展幀）；遠(yuǎn)程幀用于接收器向發(fā)送器請求數(shù)據(jù)發(fā)送，它由幀起始、仲裁場、控制場、 CRC 場、應(yīng)答場和幀結(jié)束這 6個位場 青島大學(xué)?？粕厴I(yè)論文（設(shè)計） 6 組成；出錯幀用于報告數(shù)據(jù)在傳送過程中發(fā)生的錯誤，該幀由 2個位場組成：錯誤標(biāo)志疊加和錯誤界定符；過載幀用于在接收器未準(zhǔn)備好的情況下請求延時數(shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀，由過載標(biāo)志和過載界定符兩個位場組成。 CANopen 是公共和開放的協(xié)議，不代表個別公司的利益；免費(fèi)發(fā)布全部技術(shù)資料。 青島大學(xué)專科生畢業(yè)論文（設(shè)計） 7 第 2 章 CAN 現(xiàn)場總線控制器與收發(fā)器概述 2． 1 CAN 通信控制器 SJA1000 功能簡介 CAN 的通信協(xié)議主要 由 CAN 控制器完成。 SJA1000 在軟件和引腳上都是與它的前一款 PAC82C200 獨(dú)立 CAN 控制器兼容的（ SJA1000 引腳功能如附表 1 所列），在此基礎(chǔ)上增加了很多新的功能。 2． 2 SJA1000 驗收濾波器的工作原理 在 SJA1000 驗收濾波器的作用下，只有當(dāng)接收報文中的標(biāo)識位和驗收濾波器預(yù)定義的位值相等時， CAN 控制器才允許將已接收到的報文存入 RXFIFO。數(shù)據(jù) 1對應(yīng) 3ACR 和 3AMR 。第二個過濾器為2ACR ， 2AMR ，和 3ACR 和 3AMR 的高 4位共 12位，比較包括 RTR 位的整個標(biāo)準(zhǔn)識別符。若結(jié)溫超過大約 160℃，則兩個發(fā)送器輸出端極限電流減小，由于發(fā)送器是功耗的主要部分，因而限制了芯片的溫升。A RsI 200181。 CAN 的收發(fā)器有 Philips 的 82c250， TI的 SN65HVD230 等。需要注意的是： 2407 采用低功耗設(shè)計， 供電，而 CAN 發(fā)送器 PCA82C250 是 5V 供電，假如直接相連， 2407 肯定無法承受。 3． 2 智能節(jié)點(diǎn)硬件電路設(shè)計 在工業(yè)控制系統(tǒng)中，以及只要實現(xiàn)簡單控制的場合 ，沒有大量數(shù)據(jù)需要處理，為了降低成本，常采用單片機(jī)開發(fā) CAN節(jié)點(diǎn)。 CS 連接到 89C51 的 ， 為 0的CPU 片外存儲器地址可選中 SJA1000， CPU 通過這些地址可對 SJA1000 執(zhí)行相應(yīng)的讀寫操作。 82CF250 的 CANH和 CAHL 引腳各自通過 1 個 5Ω的電阻與 CAN 總線相連。初始化主要包括工作方式的設(shè)置、接收濾波方式的設(shè)置、接收屏蔽寄存器（ AMR）和接收代碼寄存器（ ACR）的設(shè)置、波特率參數(shù)設(shè)置和中斷允許寄存器（ IER）的設(shè)置等。 其中 SCLt 為 CAN 系統(tǒng)時鐘的周期， CLKt 為 XTAL 的振蕩周期。程序中寄存器符號表示的是 SJA1000相應(yīng)寄存器占用的片外存儲器地址，這些符號可在程序的頭部用偽指令 EQU 進(jìn)行定義。 出口：無。 出口：接收的報文放在 RXBF 開始的緩沖區(qū)中。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。盡管如此，在做設(shè)計時難免還是會遇到許多瓶頸，所幸，在指導(dǎo)教師 XXX 老師、 XXX 老師一直以來以認(rèn)真負(fù)責(zé)的態(tài)度與細(xì)心的指導(dǎo)之下，幫助我解答了許多撰寫論文過程中的疑惑，也讓我從對“ CAN 總線”不甚了解，到今天對它終于比較了解和頗有心得。通過本次畢業(yè)設(shè)計，在暴露出我以前學(xué)習(xí)上的不足的同時也教我學(xué)會了獨(dú)立思考問題、解決問題的基本方法，相信這對我以后的工作學(xué)習(xí)生活會有著非常積極的意義。 這次的畢業(yè)設(shè)計使我加深了對 CAN 總線的認(rèn)識，并懂得了它較之其它現(xiàn)場總線的優(yōu)越性，進(jìn)一步提高了硬件設(shè)計能力和軟件編程的能力，還熟練了對 Protel 軟件的使用。 開放的 CAN 總線具有優(yōu)越簡潔等特點(diǎn)，使 CAN 總線設(shè)備和 CAN 總線系統(tǒng)更加智能化，實現(xiàn)了分布管理、集中控制；并能有效的控制系統(tǒng)的成本投入，減少后期維護(hù)和維修。 CAN 總線 屬于現(xiàn)場總線的范疇，它是一種有效支持分布式控制或?qū)崟r控制的串行通信網(wǎng)絡(luò)。如果對通信的實時性要求不是很強(qiáng)，建議采用查詢接收方式。發(fā)送程序分發(fā)送遠(yuǎn)程幀和數(shù)據(jù)幀兩種。 BTR1 各位功能如下： D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 SAM 計算 1TSEGt 和 2TSEGt 。單位是波特。 82C250 的 Rs 腳上接有一個斜率電阻，電阻大小可根據(jù)總線通信速度適當(dāng)高調(diào)整，一般在 16～ 140kΩ之間。應(yīng)該特別說明的一點(diǎn)是光耦部分電路所采用的兩個電源 VCC 和 VDD 必須完全隔離，否則采用光耦也就失去了意義。 SJA1000 在軟件上和引腳上都是與它的前款 PCA82C200 獨(dú)立控制器兼容的，并增加了許多新功 能：標(biāo)準(zhǔn)幀數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和擴(kuò)展幀數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并且這兩種幀格作為式都具有單 /雙接收過濾器； 64 字節(jié)的接收 FIFO；可讀寫訪問的錯誤計數(shù)器和錯誤限制報警以及只聽方等。另外， 使用獨(dú)立的 CAN 控制器 SJA1000，系統(tǒng)開發(fā)人員可以根據(jù)所需從眾多種類的單片機(jī)中選擇最理想的系統(tǒng)設(shè)計方案。 方案二：基于 DSP 芯片的嵌入式控制器 CAN 節(jié)點(diǎn)實現(xiàn) TI公司推出的 TMS320LF240X 系列、 TMS320LF28X 系列芯片是專門針對控制領(lǐng)域的應(yīng)用而設(shè)計的 DSP 芯片。 CAN 總線得到了 Intel、 Motorola、 Philips、 Siemens 等眾多大公司的支持 ,提供了許多可以實現(xiàn) CAN 總線協(xié)議的芯片來供用戶選擇。三種模式的選擇是通過 PCA82C250 端子的接法來實現(xiàn)的。 PCA82C250 收發(fā)器主要功能特點(diǎn)： ● 和“ ISO11898”標(biāo)準(zhǔn)完全兼容； ● 高速率 (可達(dá) 1Mbit/s)； ● 具有抗汽車環(huán)境中的瞬間干擾，保護(hù)總線能力； ● 斜率控制以降低射頻干擾 (RFI)； ● 差動接收器具有抗寬范圍的共模干擾，有很強(qiáng)的抗電磁干擾 (EMI)的能力； ● 熱保護(hù)； ● 對電源和地的短路保護(hù)； ● 低電流待機(jī)模式； ● 未供電的節(jié)點(diǎn)不會干擾總線； ● 至少可掛 110 個節(jié)點(diǎn)。 ● 雙過濾模式（ AFM 位是 2）即由 4個驗收碼寄存器和 4 個驗收屏蔽寄存器定義 2個濾波器，接受的信息通過任意一個濾波器即可予以接收。 有兩種不同的過濾模式可由模式寄存器中的位（ ， AFM）選擇： ● 單過濾模式（ AFM 位是 1）即由 4個驗收碼寄存器和 4 個驗收屏蔽寄存器組成一個驗收濾波器，總線上的信息只有通過了它的驗收濾波才予以接收。 BasicCAN 和 PeliCAN 方式的區(qū)別如下： 在 PeliCAN 方式下， SJA1000 有一個重新設(shè)計的含很 多新功能的寄存器組。 SJA1000 是一種獨(dú)立 CAN 控制器。 ③協(xié)議精練、透明、便于理解 ；降低了驅(qū)動程序的開發(fā)難度。 而在 RS485 網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)系統(tǒng)有錯誤，出現(xiàn)多節(jié)點(diǎn)同時向總線發(fā)送數(shù)據(jù)時， 會 導(dǎo)致總線呈現(xiàn)短路，從而損壞某些節(jié)點(diǎn) 。當(dāng)總線開放時，任何連接的單元均開始發(fā)送一個新報文。在定義目標(biāo)處理時，存在許多靈活性。另外， CAN 已被公認(rèn)為幾種最有前途的現(xiàn) 青島大學(xué)專科生畢業(yè)論文（設(shè)計） 5 場總線之一。 ● 通訊介質(zhì)采用廉價的雙絞線、同軸電纜或光纜，無特殊要求，用戶可靈活選擇。利用這一特點(diǎn)也可以方便地構(gòu)成多機(jī)備份（容錯）系統(tǒng)。 CAN 應(yīng)用范圍遍及從高速網(wǎng)絡(luò)到低成本的多線路網(wǎng)絡(luò)。 1993 年 11月 ISO 正式頒布了道路交通運(yùn)輸工具、數(shù)據(jù)信息交換、高速通信控制器局欲網(wǎng)國際標(biāo)準(zhǔn) ISO11898CAN 高速應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)， ISO11519CAN 低速應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。那么控制線路的設(shè)計、接線、維護(hù)工作將輕松到極點(diǎn)了。 現(xiàn)場總線是用于過程控制現(xiàn)場儀表與控制室之間的一個標(biāo)準(zhǔn)的、開放的、雙向的多站數(shù)字通信系統(tǒng)。但存在由于這些部件及參數(shù)的監(jiān)控需要交換大量的數(shù)據(jù)，如果采用硬接信號線的方法勢必繁瑣而且昂貴等一些問題，用傳統(tǒng)方法是很難解決的，采用 CAN 后就能很好的解決這些問題了。 現(xiàn)場總線技術(shù)是自動化領(lǐng)域發(fā)展的熱點(diǎn)，是用于現(xiàn)場儀表與控制系統(tǒng)和控制室之間的一種全分散、全數(shù) 字化、智能、雙向、互聯(lián)、多變量、多點(diǎn)、多站的串行通信系統(tǒng)，被譽(yù)為自動化領(lǐng)域的局域網(wǎng)，它是計算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、控制技術(shù)的集成。智能節(jié)點(diǎn)通過編程設(shè)置工作方式、 ID 地址、波特率等參數(shù)。本文介紹了現(xiàn)場總線的發(fā)展背景以及 CAN 總線的發(fā)展背景、主要特點(diǎn)、協(xié)議分層以及報文傳輸?shù)葍?nèi)容，并對 CAN 總線節(jié)點(diǎn)的各組成部分作了較詳細(xì)的介紹。 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)打破了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式。 其中 CAN 總線的總線規(guī)范現(xiàn)已被 ISO國際標(biāo)準(zhǔn)組織制訂為國際標(biāo)準(zhǔn)（ ISO11898），得到多個公司的支持，已廣泛應(yīng)用為離散控制領(lǐng)域。隨著計算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)、集成電路技術(shù)的發(fā)展，以全數(shù)字式現(xiàn)場總線（ Field Bus）為代表的互聯(lián)規(guī)范，正在迅猛發(fā)展和擴(kuò)大。 工控界有諸多專家預(yù)言：二十一世紀(jì)工控界將發(fā)生一次技術(shù)革命 :用戶可將 不同的公司生產(chǎn)的不同現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場儀表和 DCS 掛接在同一個現(xiàn)場總線上，其優(yōu)異的性能必將取代諸多控制手段而成為控制系統(tǒng)的主流。這為控制器局域網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化鋪平了道路。 1． 3 CAN 現(xiàn)場總線應(yīng)用現(xiàn)狀及主要特點(diǎn) CAN 網(wǎng)絡(luò)（ Controller Area Network）就是現(xiàn)場總線技術(shù)的一種，它是一種架構(gòu)開放、廣播式的新一代網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，稱為控制器局域網(wǎng)現(xiàn)場總線，是類似 LAN（ Local Operating Network ）局域網(wǎng)的新型控制規(guī)范。 ● CANBUS 網(wǎng)絡(luò)上節(jié)點(diǎn)信息可分成不同的優(yōu)先等級，可以滿足不同的實時要求，高優(yōu)先級的數(shù)據(jù)最多可在 134μ s內(nèi)得到傳輸。 ● CAN 節(jié)點(diǎn)在錯誤嚴(yán)重的情況下，具有自動關(guān)閉總線的功能，切斷它與總線的聯(lián)系，以使總線上其它操作不受影響。 CAN 總線規(guī)范已被 ISO 國際標(biāo)準(zhǔn)組織制訂為國際標(biāo)準(zhǔn)。 MAC子層的功能主要是傳送規(guī)則，亦即控制幀結(jié)構(gòu)、執(zhí)行仲裁、錯誤檢測、出錯標(biāo)定和故障界定。 CAN 總線在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時，每次傳輸?shù)臄?shù)據(jù)都是由一個位串組成的，這個位串被稱之為“幀”。 因個別節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)問題， 會 使得總線處于 “ 死鎖 ” 狀態(tài)。 CAN 總線與其它幾種現(xiàn)場總線比較而言 ， CAN總線是具有通信速率高、容易實現(xiàn)、且性價比高等諸多特點(diǎn)的一種已形成國際標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場總線 ，并且是最容易實現(xiàn)、價格最為低廉的一種，但其性能并不比其它現(xiàn)場總線差。它是 PHILIPS 公司的 PCA82C200 CAN 控制器的替代產(chǎn)品。 SJA1000包含 PCA82C200 中的所有位，同時增加了一些新的功能位。 對于標(biāo)準(zhǔn)幀， 11位 標(biāo)志符和 RTR 位對應(yīng) 0ACR ， 1ACR ， 0AMR ， 1AMR 。 對于標(biāo)準(zhǔn)幀，第一個過濾器包括 0ACR ， 1ACR ， 0AMR ， 1AMR ， 3ACR 和 3AMR 的低4位共 20位，包括 RTR位的整個標(biāo)準(zhǔn)識別符和信息的第一個數(shù)據(jù)字節(jié)。 ● 工作溫度范圍： 40173。高速模式下要求接一個 地；斜率控制模式下要求接一個 ；待機(jī)模式下要求 Rs 接到高電平，至少保證 RS 的端電壓大于 。另外， CAN 協(xié)議是完全公開的，這些都給 CAN 總線的開發(fā)設(shè)計帶來很大的方便。這類芯片內(nèi)部不但集成有豐富的控制類單元，而且也集成 CAN 控制器 (兼容 )，因此可以很方便地將基于 DSP 芯片的嵌入式控制系統(tǒng)設(shè)計 CAN 總線上的一個 CAN 節(jié)點(diǎn)接入，并且只占用 DSP 的兩根 I/O 口線 (CAN 的發(fā)送和接收端與 I/O 是復(fù)用的 )。 因此本實際采用方案一。 SJA1000 通過 CAN 控制器接口芯片 82C250 連接在物理總線上。電源的完全隔離可采用小功率 電源隔離模塊或帶多 5V 隔離輸出的開關(guān)電源模塊實現(xiàn)。 3． 3 智能節(jié)點(diǎn)通信設(shè)計 CAN 總線節(jié)點(diǎn)的通信設(shè)計主要包括三大部分； CAN 節(jié)點(diǎn)初 始化、報文發(fā)送和報文接收。 通信波特率的計算。 SYNCSEGt =1 SCLt? )(1 ?????? T S E GT S E GT S E GT S E Gtt S C LT S E G )(2 ????? T S E GT S E GT S E Gtt S C LT S E G BTR1=2FH=00101111B S C LS C LT S E G ttt 16)11248(1 ???????