【文章內(nèi)容簡介】 器，是CAN控制器與CAN總線的接口器件，對CAN總線差分式發(fā)送。2. CAN控制器與CPU接口設(shè)計對于CPU來說，CAN控制器是確保雙方獨(dú)立工作的存貯器映象外圍設(shè)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。3. CAN控制器工作電路的連接為了增強(qiáng)CAN總線節(jié)點(diǎn)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(diǎn)間的電氣隔離。若PCA82C250處于CAN總線的網(wǎng)絡(luò)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:CAN 總線節(jié)點(diǎn)的軟件設(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。熟悉這三部分程序的設(shè)計就能編寫出利用CAN總線進(jìn)行通信的一般應(yīng)用程序。當(dāng)然要將CAN總線應(yīng)用于通信任務(wù)比較復(fù)雜的系統(tǒng)中，還需詳細(xì)了解有關(guān)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(shè)置和自動檢測以及CAN總線通信距離和節(jié)點(diǎn)數(shù)的計算等方面的內(nèi)容。SJA1000的初始化只有在復(fù)位模式下才可以進(jìn)行，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。在完成SJA1000的初始化設(shè)置以后，SJA1000就可以回到工作狀態(tài)，進(jìn)行正常的通信任務(wù)。發(fā)送子程序負(fù)責(zé)節(jié)點(diǎn)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(fù)責(zé)節(jié)點(diǎn)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(fù)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(jìn)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(qiáng)，一般采用查詢接收方式。3系統(tǒng)硬件設(shè)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(yīng)用最廣泛的現(xiàn)場總線之一。最初CAN被設(shè)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(luò)。比如發(fā)動機(jī)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(gòu)成的單一網(wǎng)絡(luò)中，理論上可以掛接無數(shù)個節(jié)點(diǎn)。實際應(yīng)用中，節(jié)點(diǎn)數(shù)目受網(wǎng)絡(luò)硬件的電氣特性所限制。例如當(dāng)使用Philips PCA82C250作為CAN收發(fā)器時，同一網(wǎng)絡(luò)中允許掛接110個節(jié)點(diǎn)。CAN 可提供高達(dá)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(qiáng)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(shè)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(dāng)信號傳輸距離達(dá)到10Km 時，CAN仍可提供高達(dá)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(hù)等領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。目前廣泛流行的 CAN總線器件有兩大類:一類是獨(dú)立的CAN控制器，如82Ｃ200、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。而82C250可以支持110個CAN節(jié)點(diǎn)，并且國內(nèi)市場上PHILIPS的產(chǎn)品型號比較多，購買比較方便。，它是應(yīng)用于汽車和一般工業(yè)環(huán)境的獨(dú)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(jìn)的特征因此特別適合于轎車內(nèi)的電子模塊傳感器制動器的連接和通用工業(yè)應(yīng)用中特別是系統(tǒng)優(yōu)化系統(tǒng)診斷和系統(tǒng)維護(hù)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(shè)計可兼容基本 CAN模式(BasicCAN)和新增加的增強(qiáng)CAN模式(PeliCAN)。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(gòu)成一個CAN節(jié)點(diǎn)。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(yīng)于SJA1000芯片上的相應(yīng)引腳。模塊上帶有上電復(fù)位電路，也可通過RESET插孔進(jìn)行手動復(fù)位，只需在RESET上加上負(fù)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(dǎo)線連接；對于遠(yuǎn)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(dāng)總線上只有兩個CAN節(jié)點(diǎn)時，終端電阻可不接。如總線上的CAN節(jié)點(diǎn)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(dǎo)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SJA1000SJA1000是一種獨(dú)立的CAN控制器，主要用于移動目標(biāo)和一般工業(yè)環(huán)境中的區(qū)域網(wǎng)絡(luò)控制。它是Philips半導(dǎo)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。 CAN控制器接口PCA82C250PCA82C250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(dá)1Mbps）應(yīng)用而設(shè)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(biāo)準(zhǔn)完全兼容。PCA82C250芯片由接收器、驅(qū)動器、基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路、工作模式選擇電路及保護(hù)電路等組成。PCA82C250內(nèi)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(fù)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(diǎn)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(dāng)總線短路時，熱保護(hù)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(shè)計 主程序流程圖程序開始運(yùn)行后，先調(diào)用初始化子程序，分別對兩個CAN模塊中的SJA1000進(jìn)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(diào)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(shè)置MOD選擇復(fù)位模式，然后分別設(shè)置CDR選擇工作模式；設(shè)置IER選擇中斷類型；設(shè)置BTR0、BTR1設(shè)定傳輸速率；設(shè)置OCR選擇輸出模式；設(shè)置ACR、AMR設(shè)定接收數(shù)據(jù)類型；RBSA、TXERR、ECC均清零，最后設(shè)置MOD進(jìn)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(shè)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(yīng)處理，若RXFIFO有數(shù)據(jù)，應(yīng)判斷幀類型并做相應(yīng)處理，若數(shù)據(jù)正確則送至CPU的內(nèi)部存儲器。具體流程如圖34所示。 軟件實現(xiàn)過程（程序見附錄），發(fā)送實驗臺全速運(yùn)行程序，接收實驗臺要在主程序中調(diào)用接收數(shù)據(jù)子程序后設(shè)置斷點(diǎn)，等待接收到數(shù)據(jù)后送至CPU的存儲器，然后查看CPU的內(nèi)部存儲器30H~37H中的數(shù)據(jù)與程序中發(fā)送的數(shù)據(jù)是否一致。 include include include