【導(dǎo)讀】的通信總線相比,CAN總線的數(shù)據(jù)通信具有突出的可靠性、實(shí)時性和靈活性。工程師站部分、智能節(jié)點(diǎn)部分。論文首先介紹了典型現(xiàn)場總線監(jiān)控系統(tǒng)的組成以及基本原理。的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到目的地址。然后對工程師站的監(jiān)控軟件設(shè)計(jì)作了詳細(xì)說明，監(jiān)控軟件采用。LabVIEW編寫，其功能是建立友好的人機(jī)交互界面；完成工程師站與智能節(jié)點(diǎn)的通信，并保存到數(shù)據(jù)庫。

　　

【正文】 些位不受影響（即可為任意值）。 設(shè)計(jì)中使用 了 雙濾波器接收標(biāo)準(zhǔn)幀 信息，下面 介紹雙濾波器模式的配置 和單濾波器模式的配置 。 雙濾波器的配置 可以定義兩個短濾波器。一條接收的信息要和兩個濾波器比較來決定是否放入接收緩沖器中。至少有一個濾波器發(fā)出接受信號，接收的信息才有效。濾波器字節(jié)和信息字節(jié)之間位的對應(yīng)關(guān)系取決于當(dāng)前接收的幀格式。如果接收的是標(biāo)準(zhǔn)幀信息，被定義的兩個濾波器是不一樣的。第一個濾波器比較包括 RTR 位的整個標(biāo)準(zhǔn)識別碼和信息的第一個數(shù)據(jù)字節(jié)；第二個濾波器只比較包括 RTR 位的整個標(biāo)準(zhǔn)識別碼。 RTR 位 置位或數(shù)據(jù)長度代碼是 0 時表示沒有數(shù)據(jù)字節(jié)存在，無論怎樣，只要從開始到 RTR 位的部分都被表示接收，信息就可以通過濾波器 1。 如果沒有向?yàn)V波器請求數(shù)據(jù)字節(jié)過濾， AMR1和 AMR3的低四位必須被置為 1（ 不影響）。當(dāng)使用包括 RTR位的整個標(biāo)準(zhǔn)識別碼時，兩個濾波器都同樣工作。 雙濾波器模式的濾波原理入下圖 ： 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） C A N 地 址 1 6 ； A C R 07 0123456 A C R 17 456A C R 30123 C A N 地 址 2 0 ； A M R 07 0123456A M R 17 456A M R 30123ID.28ID.21ID.22ID.23ID.24ID.25ID.26ID.27ID.28RTRID.26ID.27DB1.7DB1.0DB1.1DB1.2DB1.3DB1.4DB1.5DB1.6= 1≥ 1amp。A C R = 驗(yàn) 收 代 碼 寄 存 器A M R = 驗(yàn) 收 屏 蔽 寄 存 器D B X . Y = 數(shù) 據(jù) 字 節(jié) X 的 Y 位信 息 位驗(yàn) 收 代 碼 位驗(yàn) 收 屏 蔽 位L o g i c 1 = 接 受L o g i c 0 = 不 接 受? ?C A N 地 址 1 8 ； A C R 27 0123456A C R 37 456C A N 地 址 2 2 ； A M R 27 0123456A M R 37 456A C R 10123 A M R 10123= 1≥ 1amp。≥ 1驗(yàn) 收 代 碼 位驗(yàn) 收 屏 蔽 位{{{? ?濾 波 器 1濾 波 器 2濾 波 器 1濾 波 器 2 { 圖 接收標(biāo)準(zhǔn)幀信息時的雙 濾波器模式配置 單濾波器 模式 就是 只有一個驗(yàn)收代碼寄存器 ACR0 和驗(yàn)收屏蔽寄存器 AMR0 其作用，在通信時， ACR0 中需要驗(yàn)收濾波的位必須與標(biāo)識符中的相應(yīng)位的值相同， CAN 控制器才能接收 CAN 幀。 標(biāo)示符確定 為了實(shí)現(xiàn)優(yōu)先級的區(qū)劃和滿足接收濾波的要求，我們采用了將消息類型優(yōu)先權(quán)法與節(jié)點(diǎn)優(yōu)先權(quán)法 相 結(jié)合的方法，按照這樣的思路將標(biāo)識符的含義做 如 下表 中的安 排： 表 系統(tǒng)標(biāo)示符分配表 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 保留 目的節(jié)點(diǎn)地址 消息類型 源節(jié)點(diǎn)地址 標(biāo)準(zhǔn)幀中 11 位標(biāo)示符安排如下： 保留，一 般情況下為“ 1” ，在有緊急事件（比如報警等）時為“ 0” ，在所有報文中具有最高的優(yōu)先級； 作為報文將要發(fā)送的目的節(jié)點(diǎn)的地址； 表示所發(fā)送報文的消息類型； 作為發(fā)送報文的節(jié)點(diǎn)的地址。 節(jié)點(diǎn)地址分配如下： 上位機(jī)節(jié)點(diǎn) ： 0000；節(jié)點(diǎn) 一 ： 0001；節(jié)點(diǎn) 二 ： 0010 消息 類型標(biāo)示符 分配如下： 實(shí)時數(shù)據(jù)： 00；控制命令： 01 因此，發(fā)送數(shù)據(jù)時各節(jié)點(diǎn)的標(biāo)示符如下： 上位機(jī)給節(jié)點(diǎn) 一 發(fā)送控制數(shù)據(jù)時的 標(biāo)識符 為： 1 0001 01 0000； 上位機(jī)給節(jié)點(diǎn) 二 發(fā)送控制 數(shù)據(jù)時的 標(biāo)識符 為： 1 0010 01 0000； 節(jié)點(diǎn) 一 給上位機(jī)發(fā)送實(shí)時數(shù)據(jù)時的 標(biāo)識符 為： 1 0000 00 0001； 節(jié)點(diǎn) 一 給上位機(jī)發(fā)送控制數(shù)據(jù)時的 標(biāo)識符 為： 1 0000 01 0001； 節(jié)點(diǎn) 二 給上位機(jī)發(fā)送實(shí)時數(shù)據(jù)時的 標(biāo)識符 為： 1 0000 00 0010； 節(jié)點(diǎn) 二 給上位機(jī)發(fā)送數(shù)控制據(jù)時的 標(biāo)識符 為： 1 0000 01 0010； 各節(jié)點(diǎn)的濾波器配置見表 到 。 表 上位機(jī) CAN 控制器 SJA1000 濾波器配置表 n 0 1 2 3 ACRn 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 AMRn 0000 0000 0000 1111 1000 0111 1111 1111 表 節(jié)點(diǎn) 一 CAN 控制器 SJA1000 濾波器配置表 n 0 1 2 3 ACRn 0000 0000 0000 0000 0000 1000 0000 0000 AMRn 0000 0000 0000 1111 1000 0110 0001 1111 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 表 節(jié)點(diǎn) 二 CAN 控制器 SJA1000 濾波器配置表 n 0 1 2 3 ACRn 0000 0000 0000 0000 0001 0000 0000 0000 AMRn 0000 0000 0000 1111 1000 0110 0001 1111 本系統(tǒng)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)有實(shí)時數(shù)據(jù)與控制數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)信息已經(jīng)包含在標(biāo)示符中，但是數(shù)據(jù)的具體作用并沒有標(biāo)示。因此 發(fā)送控制數(shù)據(jù)幀的數(shù)據(jù)字節(jié)的第一個字節(jié)表示修改的是下位機(jī)的何種 參數(shù)，后續(xù)字節(jié)表示參數(shù)的具體數(shù)值。例如上位機(jī)發(fā)送給壓力傳感器測點(diǎn) 的控制數(shù)據(jù)中，第一個字節(jié) 為 測點(diǎn)選擇 ，則第二個字節(jié)要修改的是 修改的變量如給定值等 。 CAN 總線波特率設(shè)置 CAN 總線的波特率 主要由 BTR0 和 BTR1 兩個寄存器設(shè)置。 BTR0 和 BTR1 位功能介紹如下： 表 BTR0 寄存器位功能如下表所示： CAN 系統(tǒng)時鐘 tSCL 的周期是可編程的 而且決定了相應(yīng)的位時序 CAN 系統(tǒng)時鐘由如下公式計(jì)算： tSCL=2 tCLK (32 +16 +8 +4 +2 ++1) 這里 tCLK =XTAL 的頻率周期 =1/fXTAL； 表 BTR1 寄存器位功能如下表所示： TSEG1 和 TSEG2 決定了每一位的時鐘數(shù) 目和采樣點(diǎn)的位置 ， tSYNCSEG=1 /tSCL ； tTSEG1=tSCL*（ 8* +4 *+2* ++1）； 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） tTSEG2=tSCL *（ 4* +2 ++1）； CAN 總線 波特率的計(jì)算方法： CAN 波特率 = fosc /（ D*T）； —— 其中 D 為對系統(tǒng)時鐘的分頻，其值等于 BTR0 的低六位； T= 1+(TSEG1+1)+ (TSEG2+1)。 單片機(jī)與 PC 機(jī)串行通信協(xié)議設(shè)計(jì) 單片機(jī) 與 PC 機(jī)串行通信協(xié)議設(shè)計(jì)主要是設(shè)計(jì)通信時數(shù)據(jù)的幀格式。單片機(jī)與 PC 機(jī)通信采用的是 8 位異步串行通信方式，本設(shè)計(jì)采用 8 位異步串行通信方式的思想，設(shè)計(jì)單片機(jī)與 PC 機(jī)串行通信時數(shù)據(jù)的幀格式。 第一個字節(jié)為起始字節(jié)，后續(xù)字節(jié)為數(shù)據(jù)字節(jié)。其實(shí)數(shù)據(jù)字節(jié)就是一個完整 CAN數(shù)據(jù)幀，因?yàn)?CAN 數(shù)據(jù)幀中已經(jīng)包含了數(shù)據(jù)字節(jié)的長度信息，故沒有設(shè)置結(jié)束字節(jié)。本設(shè)計(jì)中起始字節(jié)設(shè)為 0x0F。 CANRS232 轉(zhuǎn)接卡 在接收到 CAN 報文時，在 CAN 報文前加上起始字節(jié)，然后轉(zhuǎn)發(fā)給上位機(jī)。當(dāng)從上位機(jī)接收到一幀完整的數(shù)據(jù)幀后，將起始字節(jié)去掉，該數(shù) 據(jù)幀就變成了 CAN 報文，然后轉(zhuǎn)發(fā)到 CAN 總線網(wǎng)絡(luò)上。 基于 AT89S52 的 CANRS232 通信 軟件設(shè)計(jì) 通過 SJA1000建立 CAN總線通訊，需要完成的工作有：一方面系統(tǒng)上電后，根據(jù)SJA1000的硬件和軟件連接設(shè)置主控制器。在 SJA1000硬件復(fù)位后，根據(jù) CAN總線通訊的要求對 SJA1000進(jìn)行初始化。另一方面 在應(yīng)用的主過程中，準(zhǔn)備要發(fā)送的報文并激活SJA1000發(fā)送它們；讀取并處理 SJA1000接收的報文；處理在通訊期間發(fā)生的錯誤。 CAN 控制器 SJA1000 的 初始化 CAN控制器 SJA1000必須 在上電或硬件復(fù)位后設(shè)置 CAN通訊參數(shù)。在由主控制器操內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 作期間，它可能會發(fā)送一個軟件復(fù)位請求， SJA1000會被重新配置（初始化）。 CAN控制器 SJA1000的 初始化流程圖如圖 。 M O D R . 0 = 1返 回設(shè) 置 時 鐘 分 頻 寄 存 器 M O D R . 0 = 0 寫 入 復(fù) 位 模 式 字 退 出 復(fù) 位 模 式 ， 進(jìn) 入 工 作 模 式設(shè) 置 總 線 定 時 寄 存 器 0 , 1 設(shè) 置 代 碼 屏 蔽 寄 存 器 設(shè) 置 代 碼 驗(yàn) 收 寄 存 器 設(shè) 置 輸 出 控 制 寄 存 器NYNY設(shè) 置 中 斷 使 能 寄 存 器主 控 制 器 關(guān) 中 斷開 中 斷開 始 圖 SJA1000初始化流程圖 上電后，主控制器在運(yùn)行完自已的初始化程序后進(jìn)入 SJA1000的初始化程序。初始化過程的描述如圖 。 上電后 CAN控制器 SJA1000在管腳 17（ RST） 得到一個復(fù)位脈沖，低電平 使其 進(jìn)入復(fù)位模式。在設(shè)置 SJA1000的寄存器前，首先，要關(guān)中斷，主要是為了在應(yīng)用中重新配置 SJA1000時， 配置過程被 中斷所干擾。然后， 主控制器通過讀模式寄存器中的復(fù)位模式請求標(biāo)志來檢查 SJA1000是否已達(dá)到復(fù)位模式，因?yàn)橐M(jìn)行配置的寄存器僅在復(fù)位模式可寫。 在復(fù)位模式中，主控制器必須配置下面的 SJA1000控制段寄存器： ① ．模式寄存器（僅在 PeliCAN模式， BasicCAN模式中沒有模式寄存器，僅在控制寄存器中有復(fù)位請求標(biāo)志），為應(yīng)用選擇下面的工作模式：驗(yàn)收濾波器模式，在正常的CAN總線通訊中，選擇此模式；自我測試模式，在單個 CAN節(jié) 點(diǎn)進(jìn)行測試時，選擇此模式，此模式下發(fā)送與接收中斷都有效；僅聽模式，接入 CAN總線網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)為得知整個網(wǎng)絡(luò)所使用的通訊速率時，可在此模式下監(jiān)聽報文，可得知整個網(wǎng)絡(luò)所使用的通訊速率。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） ② ． 時鐘分頻寄存器 ， 定義使用 BasicCAN模式還是 PeliCAN模式；是否使能 CLKOUT管腳；是否旁路 CAN輸入比較器； TX1輸出是否用作專門的接收中斷輸出。 時鐘分頻器的最高位（ ）配置控制器模式，置 1時為 pelican模式，默認(rèn)狀態(tài)下或者清零時為 basic模式。 ③ ．總線定時寄存器 0和 1，定義總線的位速率；定義位周期 內(nèi)的采樣點(diǎn)；定義在一個位周期里采樣的數(shù)量。 ④ ．輸出控制寄存器，定義 CAN總線輸出管腳 TX0和 TX1的輸出模式：正常輸出模式、時鐘輸出模式、雙相輸出模式或測試輸出模式；定義 TX0和 TX1輸出管腳配置：懸空、下拉、上拉或推挽以及極性。 ⑤ ．驗(yàn)收碼寄存器和驗(yàn)收屏蔽寄存器，定義接收報文的驗(yàn)收碼，對報文和驗(yàn)收碼進(jìn)行比較的相關(guān)位定義驗(yàn)收屏蔽碼。 在將配置信息寫入到 SJA1000的控制段后，清除復(fù)位模式請求標(biāo)志進(jìn)入工作模式。接下來必須先檢查標(biāo)志是否確實(shí)被清除，是否進(jìn)入了工作模式，才能進(jìn)行下一步的操作。這是通過循環(huán)測試模 式寄存器中的復(fù)位請求標(biāo)志是否為 0實(shí)現(xiàn)。在硬件復(fù)位等待期間（管腳 17是低電平），不能清除復(fù)位模式 /請求標(biāo)志，因?yàn)檫@將迫使復(fù)位模式請求標(biāo)志變成“復(fù)位存在”。因此這個循環(huán)是不斷嘗試清除復(fù)位模式請求標(biāo)志和檢查是否成功離開復(fù)位模式。 進(jìn)入工作模式后， CAN 控制器的中斷可被使能（如果 被使用的話），本處在進(jìn)入工作模式前就設(shè)置了中斷使能寄存器，開放 了 總線錯誤中斷、數(shù)據(jù)溢出中斷和接收中斷三種 CAN 中斷。 CAN 報文發(fā)送 子程序 根據(jù) CAN協(xié)議規(guī)范，報文的傳輸由 CAN控制器 SJA1000獨(dú)立完成。主控制器必須將要發(fā)送的報文傳送到 發(fā)送緩沖器，然后將命令寄存器里的“發(fā)送請求”標(biāo)志置位。發(fā)送內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 過程可由 SJA1000的中斷請求控制或由查詢控制段的狀態(tài)標(biāo)志控制。 報文發(fā)送流程如圖 ： 正 在 接 收 數(shù) 據(jù) ？發(fā) 送 緩 沖 區(qū) 被 鎖 定 ？ 填 充 標(biāo) 示 符 1 、 2數(shù) 據(jù) 寫 入 發(fā) 送 數(shù) 據(jù) 緩 沖 區(qū)啟 動 發(fā) 送 命 令返 回NNYY可 以 發(fā) 送 數(shù) 據(jù) ？YN讀 狀 態(tài) 寄 存 器讀 狀 態(tài) 寄 存 器讀 狀 態(tài) 寄 存 器 填 充 幀 信 息開 始 圖 報文發(fā)送流程圖 設(shè)計(jì)中采用查詢方式進(jìn)行 CAN報文發(fā)送， CAN控制器的發(fā)送中斷被禁止。報文發(fā)送流程如圖 。