【文章內(nèi)容簡介】 有8K在系統(tǒng)可編程FLASH存儲器。使用高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上FLASH允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程FLASH，使得STC89C52為眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。 SJA1000特性分析SJA1000芯片是目前廣泛流行的CAN總線器件之一，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。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。其特性如下： 圖31 SJA1000引腳排布● 引腳與PCA82C200獨立控制器兼容；● 電氣參數(shù)與PCA82C200獨立CAN控制器兼容；● 具有PeliCAN模式；● 有擴展的接收緩沖器64字節(jié)，先進先出（FIFO）；● ；● 支持11位和29為標志碼；● 通信速率可達1Mbps；● 24MHz時鐘頻率；● 可與不同的微處理器接口；● 可編程的CAN輸出驅(qū)動器配置；SJA1000獨立的CAN控制器有2個不同的操作模式：BasicCAN模式和PeliCAN模式。BasicCAN模式是上電后默認的操作模式。因此用PCA82C200開發(fā)的已有硬件和軟件可以直接在SJA1000上使用，而不用作任何修改。PeliCAN模式是新的操作模式。而且它還提供一些增強功能，例如，SJA1000支持一些錯誤分析功能，支持系統(tǒng)診斷、系統(tǒng)維護和系統(tǒng)優(yōu)化，而且這個模式里也加入了對一般CPU的支持和系統(tǒng)自身測試的功能。使SJA1000能應用于更寬的領(lǐng)域。圖32 CAN控制器SJA1000在系統(tǒng)中的位置本設(shè)計采用PeliCAN模式，因此只給出PeliCAN模式增強功能。如表31所示。表31 PeliCAN模式的增強功能 (active) active 支持帶有29位標識符的網(wǎng)絡擴展應用發(fā)送緩沖器有11位或29位標識符的報文的單報文發(fā)送緩沖器增強的驗收濾波器兩個驗收濾波器模式支持11位和29位標識符的濾波可讀的錯誤計數(shù)器支持錯誤分析在原型階段和在正常操作期間可用于：診斷、系統(tǒng)維護、系統(tǒng)優(yōu)化可編程的出錯警告界限仲裁丟失捕捉中斷支持系統(tǒng)優(yōu)化包括報文延遲時間的分析單次發(fā)送使軟件命令最小化和允許快速重載發(fā)送緩沖器僅聽模式SJA1000能夠作為一個認可的CAN 監(jiān)控器操作，可以分析CAN 總線通信或進行自動位速率檢測自測試模式支持全部CAN 節(jié)點的功能自測試或在一個系統(tǒng)內(nèi)的自接收SJA1000內(nèi)部由接口管理邏輯、發(fā)送緩沖區(qū)、接收FIFO、比特流處理器、接收濾波器、定位邏輯器、錯誤管理邏輯、復位模塊和振蕩電路這幾個部分組成。SJA1000引腳功能：SJA1000中共有28個外部引腳，芯片封裝形式可以是DIP_28，也可以是SO_28。AD7AD0（引腳2823）：這8個引腳為8位地址/數(shù)據(jù)端。ALE/AS（引腳3）：Intel模式下，該引腳為ALE信號輸入端。Motorola模式下，該引腳為AS信號輸入端。（引腳4）：芯片片選端。/E（引腳5）：Intel模式下，該引腳為信號輸入端，Motorola模式下，該引腳為E信號輸入端。（引腳6）：Intel模式下，該引腳為信號輸入端，Motorola模式下，該引腳為RD/信號輸入端。CLKOUT（引腳7）：SJA1000的時鐘信號輸入端。該時鐘頻率可以由SJA1000的內(nèi)部時鐘控制寄存器進行可編程控制，若時鐘控制寄存器的Clock Off位為1，則該引腳無效。VSS1（引腳8）：邏輯地。XTALXTAL2（引腳10）：外部晶振接入端。Mode（引腳11）：模式選擇端。該引腳用于處理器接口的選擇，當該引腳接高電平時，SJA1000工作在Intel模式，當該引腳接低電平時，SJA1000工作在Motorola模式。VDD3（引腳12）：輸出驅(qū)動器的電源端。TX0、TX1（引腳114）：CAN輸出驅(qū)動器的輸出端0和輸出端1。VSS3（引腳15）：輸出驅(qū)動器的接地端。（引腳16）：中斷信號輸出端。當產(chǎn)生事件且內(nèi)部中斷寄存器對應位被置位時，該引腳產(chǎn)生低電平，通知處理器產(chǎn)生外部中斷，處理器可以通過查看中斷事件寄存器來了解發(fā)生了何種中斷。該引腳為集電極開路，因此多個信號可以直接連接在一起產(chǎn)生“線或”。（引腳17）：芯片復位端。VDD2（引腳18）：輸入比較器的電源端。RX0、RX1（引腳120）：CAN輸入比較器的輸入端0和輸入端1。VSS2（引腳21）：輸入比較器的接地端。VDD1 （引腳22）：電源端[5]。 總線驅(qū)動器PCA82C250PCA82C250是PHILIPS公司的CAN總線驅(qū)動接口芯片，是CAN控制器與物理總線之間的接口，它最初是為汽車中的高速應用(達1Mbps)而設(shè)計的。該器件可以提供對總線的差動發(fā)送和接收功能。其主要特性如下：● 與IS011898標準完全兼容；● 高速率(最高可達1MbpS)；● 具有抗惡劣環(huán)境下的瞬間干擾，保護總線能力；● 過熱保護；● 總線可連接110個節(jié)點。PCA82C250驅(qū)動電路內(nèi)部具有限流電路，可防止發(fā)送輸出級對電源、地或負載短路。雖然短路時功耗增加，但不致使輸出級損壞。若結(jié)溫超過大約160℃，則兩個發(fā)送器輸出端極限電流將減小，由于發(fā)送器是功耗的主要部分，因而限制了芯片的溫升。PCA82C250采用雙線差分驅(qū)動，有助于抑制惡劣電氣環(huán)境下的瞬變干擾。引腳8(RS)用于選定PCA82C250的工作模式。有3種不同的工作模式可供選擇：高速、斜率控制和待機[6]。表32 PCA82C250引腳功能屬性引腳標識引腳名稱縮寫功能描述1TXD發(fā)送數(shù)據(jù)輸入2GND接地3Vcc電源4RXD接收數(shù)據(jù)輸出5Vref參考電壓輸出6CANL低電平CAN電壓輸入/輸出7CANH高電平CAN電壓輸入/輸出8Rs斜率電阻輸入第四章 CAN/RS232總線轉(zhuǎn)換模塊設(shè)計 硬件設(shè)計硬件系統(tǒng)主要由MCU、電平轉(zhuǎn)換器MAX23CAN總線控制器SJA1000以及CAN總線驅(qū)動器PCA82C250組成。終端設(shè)備COM接口的RS232電平經(jīng)電平轉(zhuǎn)換器MAX232轉(zhuǎn)換為TTL電平后接入MCU的串行口，在MCU中將串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)后由IO端口發(fā)送給CAN總線控制器SJA1000，然后通過CAN總線驅(qū)動器PCA82C250接入CAN總線，這就完成了RS232到CAN的轉(zhuǎn)換。圖41 CAN/RS232總線轉(zhuǎn)換模塊硬件原理框圖1）單片機與SJA1000接口電路設(shè)計在整個的硬件系統(tǒng)中，核心在于MCU與SJA1000的接口電路以及總線驅(qū)動器PCA82C250與SJA1000連接電路的設(shè)計。SJA1000作為PHILIPS公司生產(chǎn)的一款獨立的CAN總線控制器，其新增了一種操作模式——PeliCAN，在整個系統(tǒng)的設(shè)計中我們采用的就是這種模式，并兼容PCA82C200。單片機與SJA1000的接口電路設(shè)計如圖42：圖42 單片機與SJA1000接口電路STC89C52實現(xiàn)對SJA1000的初始化，控制SJA1000的數(shù)據(jù)收發(fā)等功能。SJA1000的AD0AD7接入單片機的P0端口實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，、ALE分別與單片機的相應引腳連接。單片機可以采用查詢或中斷的方式訪問SJA1000。為了增強系統(tǒng)的穩(wěn)定性,采用雙晶體振蕩器, MHz 的晶體振蕩器,SJA1000選用16MHz的晶體振蕩器。2）SJA1000與PCA82C250接口電路設(shè)計PCA82C250是CAN控制器與物理總線之間的接口，器件可以提供對總線的差動發(fā)送和接收功能。RS腳接地，PCA82C250處于高速,使用屏蔽電纜來抗干擾，RS腳串接一個電阻（）后再接地，用于控制上升和下降斜率，從而減小射頻干擾。若PCA82C250處于CAN總線的網(wǎng)絡終端，總線接口部分需加一個120Ω的匹配電阻[5]。其與CAN總線控制器SJA1000的連接電路如圖43：圖43 SJA1000與PCA82C250接口電路3）單片機與RS232接口電路設(shè)計MAX232芯片構(gòu)成RS232的接口電平轉(zhuǎn)換電路，實現(xiàn)單片機串口的TTL電平與RS232電平的相互轉(zhuǎn)換，還可以為單片機提供下載端口。接口電路如圖44：圖44 單片機與RS232接口電路4）單片機硬件復位電路設(shè)計硬件復位采用電平按鍵復位方式，在RST上加時間大于2個機器周期的高電平實現(xiàn)復位[7]。電路設(shè)計如圖45：圖45單片機硬件復位電路CAN/RS232總線轉(zhuǎn)換模塊總的硬件原理圖、PCB圖及實物圖見附錄。主程序分為初始化和循環(huán)檢測兩個主要部分。初始化部分完成對RS232串口和CAN總線的初始化，并開啟串口中斷。循環(huán)檢測部分通過調(diào)用CAN總線接收函數(shù)CAN_Receive和RS232接收函數(shù)RS232_Receive檢測緩沖區(qū)內(nèi)是否收到數(shù)據(jù)，如果CAN總線有數(shù)據(jù)接收則調(diào)用RS232發(fā)送函數(shù)put_char。RS232總線有數(shù)據(jù)接收則會調(diào)用CAN總線發(fā)送函數(shù)Can_trans轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。串口數(shù)據(jù)采用中斷接收，串口數(shù)據(jù)的發(fā)送和CAN總線數(shù)據(jù)的收發(fā)都采用查詢的方式。此外，由于CAN總線的速率與RS232接口的速率并不相同，因此還需在單片機的片外數(shù)據(jù)存儲器(RAM)定義兩個數(shù)組，其中一個用于接收RS232總線的數(shù)據(jù)，另一個用于接收來自CAN總線的數(shù)據(jù)，作為雙方轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)[8]。1）程序初始化程序初始化包括兩部分：CAN節(jié)點初始化和單片機串口初始化。（1）CAN節(jié)點初始化獨立CAN控制器SJA1000必須先復位，而且是低電平復位，在每次開始工作時給SJA1000的復位引腳一個復位電平，使其進入復位模式。CAN控制器SJA1000的初始化包括設(shè)置工作方式、接收濾波方式、接收屏蔽寄存器、接收代碼寄存器、波特率參數(shù)和中斷允許寄存器。初始化設(shè)置完成后，SJA1000則進入工作狀態(tài)。SJA1000寄存器初始化，首先要將其模式寄存器MOD復位模式位置為1，再通過時鐘分頻寄存器CDR選擇 PeliCAN工作模式，同時關(guān)閉時鐘輸出CLOCKOUT；通過中斷允許寄存器IER開啟發(fā)送中斷、溢出中斷和錯誤警告中斷；向接收屏蔽寄存器(AMR)和接收代碼(ACR)寄存器賦初值；通過總線定時寄存器0BTR0和總線定時寄存器1BTR1設(shè)置波特率；為輸出控制寄存器(OCR)賦初值；通過接收緩沖器起始地址寄存器(RBSA)來設(shè)置接收緩沖器FIFO的起始地址；清除發(fā)送錯誤計數(shù)寄存器(TXERR)；清除錯誤代碼捕捉寄存器(ECC)，最后再次選擇方式寄存器(MOD)，設(shè)置單濾波,并返回工作狀態(tài)。（2）單片機串口初始化通過對工作方式控制寄存器（TMOD）和串口控制寄存器（SCON)的設(shè)置來選擇定時器和工作方式及串行通信的波特率，并把中斷允許寄存器（IE）中的ES和EA置位選擇用中斷的方式來接收和發(fā)送串口數(shù)據(jù)[9]。圖46 CAN/RS232總線轉(zhuǎn)換模塊軟件主程序流程圖2）RS232 報文的接收和發(fā)送在程序的開始定義一個CanBuff數(shù)組和ComBuff數(shù)組分別用來存放CAN總線和RS—232總線接收的數(shù)據(jù)，定義四個指針分別指向這兩個數(shù)組的接收和發(fā)送。進入循環(huán)，首先調(diào)用CAN_Receive函數(shù)，通過訪問SJA1000的狀態(tài)寄存器來判別CAN控制器的狀態(tài)。當SJA1000的接收緩存區(qū)有有效報文時則將緩存區(qū)的數(shù)據(jù)接收到RBuffer數(shù)組里函數(shù)并返回1，當監(jiān)測到函數(shù)返回值為1，把RBuffer數(shù)組的數(shù)賦值給CanBuff數(shù)組，將指向CanBuff的接收指針CanRxP加上RBuffer數(shù)組中數(shù)據(jù)的個數(shù)。由于CanRxP的改變導致了指向CanBuff數(shù)組的發(fā)送指針CanTxP不相等，就說明有CanBuff數(shù)組有CAN數(shù)據(jù)進來，這時候就調(diào)用put_char函數(shù)把數(shù)據(jù)通過串口發(fā)送出去。串口數(shù)據(jù)的接收采用中斷的方式，當有數(shù)據(jù)通過串口傳送進來時，程序就會進入串口中斷服務程序，進入中斷服務程序首先關(guān)串口中斷，然后把RI為清零，把SBUF中的數(shù)據(jù)寫到ComBuff數(shù)組中接收指針ComRxP加1，退出服務程序之前再把串口中斷打開。3）CAN報文的接收和發(fā)送當有數(shù)據(jù)從CAN總線傳送進來，首先根據(jù)報文的第一個字節(jié)幀信息來判斷是標準幀還是擴展幀，標準幀有兩個標識碼而擴展幀有四個標識碼，幀信息的最后四位代表該報文數(shù)據(jù)字節(jié)的個數(shù)，字節(jié)數(shù)不得超過8個，當超過8個時也當8個進行處理。報文的標識碼必須和初始化設(shè)定好的的接收代碼寄存器和接收屏蔽寄存器的值相比較，符合條件的報文允許進入S