【文章內容簡介】 AN 控制器與 CPU 接口設計 對于 CPU來說， CAN 控制器是確保雙方獨立工作的存貯器映象外圍設備。 CAN控制器與外部 CPU 的接口是通過控制器接口邏輯（ CIL）實現(xiàn)的， 80C51 的 CPU通過將地址總線（ AB）和數(shù)據(jù)總線（ DB）連接到 CIL 上來完成與 CAN控制器之間的信息交換 ,不需要專門的控制總線（ CB）， CPU 與 PCA82C250 之間的狀態(tài)、控制和命令信號的交換在 CAN 控制器中完成。 SJA1000 與單片機的接口電路如圖 所示。 3. CAN 控制器工作電路的連接 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 PCA82C250 的 TXD 和 RXD 相連，而是通過高速光隔 6N137 后與 PCA82C250 相連，這樣就很好的實現(xiàn)了總線上各 CAN 節(jié)點間的電氣隔離。 若 PCA82C250 處于 CAN總線的網(wǎng)絡終端，總線接口部分需加一個 120 歐姆的匹配電阻。 CAN 控制器工作電路如下圖所示 : 軟件設計方案 CAN 總線節(jié)點的軟件設計主要包括三大部分： CAN 節(jié)點初始化、報文發(fā)送和報文接收。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。當然要將 CAN 總線應用于通信任務比較復雜的系統(tǒng)中，還需詳細了解有關 CAN 總線錯誤處理、總線脫離處理、接收濾波處理、波特率參數(shù)設置和自動檢測以及 CAN 總線通信距離和節(jié)點數(shù)的計算等方面的內容。 SJA1000 的初始化只有在復位模式下才可以進行，初始化主要包括工作方式的設置、接收濾波方式的設置、接收屏蔽寄 存器（ AMR）和接收代碼寄存器（ ACR）的設置、波特率參數(shù)設置和中斷允許寄存器（ IER）的設置等。在完成 SJA1000的初始化設置以后， SJA1000 就可以回到工作狀態(tài)，進行正常的通信任務。 發(fā)送子程序負責節(jié)點報文的發(fā)送。發(fā)送時用戶只需將待發(fā)送的數(shù)據(jù)按特定格式組合成一幀報文，送入 SJA1000 發(fā)送緩存區(qū)中，然后啟動 SJA1000 發(fā)送即可。 接收子程序負責節(jié)點報文的接收以及其它情況處理。接收子程序比發(fā)送子程序要復雜一些，因為在處理接收報文的過程中，同時要對諸如總線脫離、錯誤報警、接收溢出等情況進行處理。 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，兩種接收方式編程的思路基本相同，如果對通信的實時性要求不是很強，一般采用查詢接收方式。 3 系統(tǒng)硬件設計 CAN 總線介紹 CAN 全稱為“ Controller Area Network”， 即控制器局域網(wǎng)，是國際上應用最廣泛的現(xiàn)場總線之一。最初 CAN 被設計作為汽車環(huán)境中的微控制器通訊，在車載各電子控制裝置 ECU 之間交換信息，形成汽車電子控制網(wǎng)絡。比如發(fā)動機管理、系統(tǒng)變速箱控制器、儀表裝備中，均嵌入 CAN 控制裝置。 一個由 CAN 總線構成的單一網(wǎng)絡中，理論上可以掛接無數(shù)個節(jié)點。實際應用中，節(jié)點數(shù)目受網(wǎng)絡硬件的電氣特性所限制。例如當使用 Philips PCA82C250作為 CAN 收發(fā)器時，同一網(wǎng)絡中允許掛接 110 個節(jié)點。 CAN 可提供高達 1Mbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率，這使實時控制變得非常容易，另外硬件的錯誤檢定特性也增強了 CAN 的抗電磁干擾能力。 CAN 是一種多主方式的串行通訊總線?；驹O計規(guī)范要求有高的位速率，高抗電磁干擾性，而且能夠檢測出產(chǎn)生的任何錯誤。當信號傳輸距離達到 10Km 時，CAN 仍可提供高達 50Kbit/s 的數(shù)據(jù)傳輸 速率。由于 CAN 總線具有很高的實時性能，因此 CAN 已經(jīng)在汽車工業(yè)、航空工業(yè)、工業(yè)控制、安全防護等領域中得到了廣泛應用。 從站 CAN 總線接口電路 目前廣泛流行的 CAN 總線器件有兩大類 :一類是獨立的 CAN 控制器，如 82Ｃ 200、 SJA1000 及 Intel82526/82527 等，另一類是帶有在片 CAN 的微控制器，如 P8SC582 及 16 位微控制器 87C196CA/CB 等。我們選用 PHILIPS 公司的 SJA1000CAN控制器以及 82C250 總線收發(fā)器，見圖 1。主要是考慮到 SJA1000 支持 Ａ /Ｂ規(guī)約。而 82C250 可以支持 110 個 CAN 節(jié)點，并且國內市場上 PHILIPS 的產(chǎn)品型號比較多，購買比較方便。 PHILIPS 公司的 SJA1000 是符合 ，它是應用于汽車和一般工業(yè)環(huán)境的獨立 CAN 總線控制器。由于硬件和軟件的兼容它將會替代 PCA82C200，它與 PCA82C200 相比具有更先進的特征因此特別適合于轎車內的電子模塊傳感器制動器的連接和通用工業(yè)應用中特別是系統(tǒng)優(yōu)化系統(tǒng)診斷和系統(tǒng)維護時特別重要。 SJA1000 具有完成 CAN通信協(xié)議所要求的全部特性。經(jīng)過簡單總線連接 的 SJA1000 可完成 CAN 總線的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的所有功能。其硬件與軟件設計可兼容基本 CAN模式 (BasicCAN)和新增加的增強 CAN模式 (PeliCAN) 協(xié)議。 CAN 總線的硬件連接圖如圖 所示 硬件模塊說明 CAN 總線模塊由一個 CAN 總線控制器 SJA1000 和一個 CAN 收發(fā)器 PCA82C250組成 ,它們共同構成一個 CAN 節(jié)點。模塊的電源由接口掛箱上的接口插座提供。 模塊上的 RESET、 INT、 TX0、 RX0 插孔分別對應于 SJA1000 芯片上的相應引腳。模塊上帶有上電復位電路，也可通過 RESET 插孔進行手動復位，只需在 RESET上加上負脈沖。 模塊上提供兩個 RJ45 接口和一組 “CANH 、 CANL” 插孔接口，這三組接口是完全一致的。對于近距離 CAN 模塊之間的通訊，可將各模塊的 “CANH、 CANL” 插孔用導線連接；對于遠距離 CAN模塊之間的通訊，則可用雙絞線連接各 RJ45 接口。 每個 CAN模塊上都有一組終端電阻接口，即 “A 、 B” 插孔。當總線上只有兩個 CAN 節(jié)點時，終端電阻可不接。如總線上的 CAN 節(jié)點數(shù)為 3個或 3 個以上時，必須有一個而且只能有一 個 CAN 模塊接上終端電阻。具體接法為：將 A插孔和 CANL 插孔、 B插孔和 CANH 插孔分別用導線連接。 CAN 電路接線 兩個 CAN模塊分別接在兩個實驗臺上，第一個模塊（發(fā)送）跳線接 LCS2,第二個模塊（接收）跳線接 LCS3，用雙絞線連接兩個模塊的 RJ45 接口，將第一個CAN 模塊接上終端電阻。 CAN 總線控制器 SJA1000 SJA1000 是一種獨立的 CAN 控制器，主要用于移動目標和一般工業(yè)環(huán)境中的區(qū)域網(wǎng)絡控制。它是 Philips 半導體公司 PCA82C200 CAN 控制器（ BasicCAN）的替代產(chǎn)品，增加了一種新的操作模式 —— PeliCAN，這種模式支持具有很多新特性的 協(xié)議。 CAN 控制器接口 PCA82C250 PCA82C250 是 CAN 協(xié)議控制器和物理總線間的接口，它主要是為汽車中高速通訊（高達 1Mbps）應用而設計。此器件對總線提供差動發(fā)送能力，對 CAN 控制器提供差動接收能力，與 ISO11898 標準完全兼容。 PCA82C250 芯片由接收器、驅動器、基準電壓產(chǎn)生電路、工作模式選擇電路及保護電路等組成。 PCA82C250內部的限流電路可以防止發(fā)送輸出級對電池電壓的正端 和負端短路。雖然在這種故障條件出現(xiàn)時，功耗將增加，但這種特性可以阻止發(fā)送器輸出級的破壞。在節(jié)點溫度大約超過 160℃ 時，兩個發(fā)送器輸出端的極限電流將減少。由于發(fā)送器是功耗的主要部分，因此芯片溫度會迅速降低。 PCA82C50 芯片的其他部分將繼續(xù)工作。當總線短路時，熱保護十分重要。 CANH 和 CANL 兩條線也可以防止在汽車環(huán)境下可能發(fā)生的電氣瞬變現(xiàn)象。 4系統(tǒng)軟件設計 程序流程圖 主程序流程圖 程序開始運行后，先調用初始化子程序，分別對兩個 CAN 模塊中的 SJA1000進行初始化，然后把要發(fā)送的數(shù)據(jù)寫入 CPU 的存儲器中，然后循環(huán)調用發(fā)送數(shù)據(jù)子程序和接收數(shù)據(jù)子程序。具體流程如圖 31 所示。 初始化子程序流程圖 初始化子程序先設置 MOD 選擇復位模式，然后分別設置 CDR 選擇工作模式；設置 IER 選擇中斷類型；設置 BTR0、 BTR1 設定傳輸速率；設置 OCR 選擇輸出模式；設置 ACR、 AMR 設定接收數(shù)據(jù)類型； RBSA、 TXERR、 ECC均清零，最后設置 MOD進入工作模式。具體流程如圖 32 所示。 發(fā)送數(shù)據(jù)子程序流程圖 發(fā)送數(shù)據(jù)子程序先把三個控制字節(jié)寫入發(fā)送緩沖區(qū)，然后把等待發(fā)送的數(shù)據(jù)也寫入發(fā)送緩沖區(qū)，最后設置 CMR，發(fā)出發(fā)送請求、啟動 SJA1000 發(fā)送數(shù)據(jù)。具體流程如圖 33所示。 接收數(shù)據(jù)子程序流程圖 接收數(shù)據(jù)子程序首先要讀 SR 和 IR，判斷工作狀態(tài)及中斷類型并做相應處理，若 RXFIFO 有數(shù)據(jù)，應判斷幀類型并做相應處理，若數(shù)據(jù)正確則送至 CPU 的內部存儲器。具體流程如圖