【導讀】CAN總線是現(xiàn)場總線的一種，它最初被應用于汽車的控制系統(tǒng)中。由于其卓越的性能，源浪費和設備損耗。本文提出了一種基于CAN總線技術開發(fā)的分布式停車場燈光智能控制。文中詳細介紹了該智能控制系統(tǒng)的軟件、硬件設計方法。設計內容基于CAN總線的。CAN總線的智能節(jié)點。采用C語言對智能節(jié)點的初始化及發(fā)送和接收模塊程序進行了編程，安裝費用，節(jié)省了能耗并大大延長停車場內照明設備的使用壽命，具有良好的應用前景。Keywords:CANbus；Illumination；Intelligentcontrol；P89C52X2BN；

　　

【正文】 分。 CAN通訊協(xié)議規(guī)定了 4種不同用處的網絡通訊幀，即數(shù)據(jù)幀、遠程幀、錯誤指示幀和超載幀。 CAN通訊協(xié)議的實現(xiàn)，包括各種通訊幀的組織和發(fā)送，均是由集成在 SJAl000通訊控制器中的電路實現(xiàn)的，因此系統(tǒng)的開發(fā)關鍵在于應用層的設計。應用層軟件的核心部分是 CPU與SJA1000通訊控制器之間的數(shù)據(jù)接收和發(fā)送程序，即 CPU把待發(fā)的數(shù)據(jù)發(fā)給 SJA1000通訊控制器，再由 SJA1000通訊控制器發(fā)到總線上 。當 SJA1000通訊控制器從總線接收到數(shù)據(jù)后，CPU再把數(shù)據(jù)取走。首先，應對 SJAl000中的有關控制寄存器寫入控制字，進行初始化。之后， CPU即可通過 SJA1000接收、發(fā)送緩沖區(qū)數(shù)據(jù)，向物理總線接收和發(fā)送數(shù)據(jù) . 圖 41 CAN的分層結構 SJA1000初始化 SJA1000的初始化非常重要，它是保證 CAN數(shù)據(jù)正確接收發(fā)送的基礎。 CAN控制器SJAl000必須在上電或硬件復位后設置 CAN通訊。在主控制器操作期間它可能會發(fā)送一個(軟件 )復位請求， SJA1000會被重新配置 (再次初始化 )。上電后主控制器在運行完自己的特殊復位程序后進入 SJA1000的設置程序，假設上電后獨立 CAN控制器在管腳 17得到一個復位脈沖 (低電平 )，就使它進入復位模式。在設 型為 :物理層、 WSJAIOOO的寄存器前，主控制器通過讀復位模式 /請求標志來檢查 SJA1000是否已達到復位模式，因為要得到配置信息趙李鳳：基于 CAN 總線的停車場智能燈光系統(tǒng)的軟件設計 16 的寄存器僅在復位模式可寫。 從 SJA1000的初始化流程圖可以看出， SJA1000的初始化實際上就是對時鐘分頻寄存器(CDR) ,驗收碼寄存器 (ACR),驗收屏蔽寄存器 (AMR)、總線定時寄存器 (BTRO和 BTR1)、輸出控制寄存器 (OCR)這些寄存器的設置。 初始化步驟如下： (1) 復位 只有當控制寄存器 CR中的復位請求位為高時，才允許訪問上述寄存器。 (2) 時鐘分頻寄存器 時鐘分頻寄存器選擇 PeliCAN模式，置 CBP位旁路 CAN輸入比較器，置 ClockOff 位禁止時鐘輸出。 (3) 中斷允許寄存器 初始化時中斷允許寄存器必須清零，否則初始化將有問題。 (4) 驗收碼寄 存器和驗收屏蔽寄存器 初始化時對 ACR,AMR進行寫操作，就是要確定對什么樣的報文予以接收。當滿足以下兩個條件之一，并存在空的接收緩存器 (RBF)時，完整報文可被正確接收。 條件一 :ACR與報文標識的高 8位在 AMR為“ 0”的那些位上對應相等。 條件二 :AMR=Oxff，即 ACR的所有位均為不相關位。 在不存在空的接收緩存器的情況下，數(shù)據(jù)超載位被置位為高。 驗收屏蔽寄存器是 SJA1000驗收濾波器的一部分，它認定驗收碼的碼位對于驗收濾波是“相關”的或“不相關”的。當驗收二進制碼位為高時，為不相關位，否則為相關 位。這兩個寄存器也是編排標識符的基本依據(jù)。通過不同的設置可使報文僅為網絡中的唯一節(jié)點接收，或者同時為幾個節(jié)點接收，或者某一節(jié)點可以接收帶有不同標識符的報文。這為系統(tǒng)中錯綜復雜的通信帶來了極大的方便。 (5) 總線定時寄存器 0和總線定時寄存器 1 總線定時寄存器 0的內容決定波特率預分頻器 (BRP)和同步跳轉寬度 (SJW)的數(shù)值。為補償不同總線控制器時鐘振蕩器之間的相移，任何總線控制器必須同步于當前進行發(fā)送的信號沿。同步跳轉寬度確定一次重同步位周期減少或增加時鐘周期的最大數(shù)目?？偩€定時寄存器 1的內容決定位周期寬度 、采用點位置和在每個采樣點獲取采樣的數(shù)目。 (6) 輸出控制寄存器 輸出控制寄存器設為正常輸出方式。最后置復位請求位為低，使 SJA1000進入正常狀態(tài)工作，并選擇單濾波方式后，再置中斷允許寄存器的接收中斷允許位為 0。 軟件注意事項 : ① SJA1000初始化時考慮到 CAN總線的傳輸速率高且為短幀傳輸，若要用中斷的方式來接收報文，要將接收中斷的優(yōu)先級設為高。 ②系統(tǒng)中所有 CAN節(jié)點的通信速率必須一致，否則 CAN節(jié)點無法進行通信。 銅陵學院畢業(yè)論文（設計） 17 進 入 復 位 模 式設 置 時 鐘 分 頻 寄 存 器1 . 基 本 C A N 或 增 強 C A N2 . 時 鐘 輸 出 引 腳 使 能 及 頻 率 選 擇3 . C A N 輸 出 比 較 器 選 擇4 . T X 1 的 使 用 選 擇禁 止 中 斷 允 許設 置 驗 收 碼 寄 存 器和 驗 收 屏 蔽 寄 存 器設 置 總 線 定時 寄 存 器設 置 總 線 輸 出控 制 寄 存 器進 入 正 常 模 式復 位 請 求 = 1 ?開 始初 始 化 和 配 置 結 束復 位 請 求 ＝ 0YYNN 圖 42 SJA1000初始化流程圖 CAN總線報文發(fā)送 根據(jù) CAN協(xié)議規(guī)范，報文的傳輸由 CAN控制器 SJA1000獨立完成。主控制器發(fā)送傳送到發(fā)送緩沖器的報文，然后將命令寄存器里的發(fā)送請求標志置位。發(fā)送過程由 SJA1000的中斷請求控制或由查詢控制段的狀態(tài)標志控制。下面就查詢方式為例介紹一下一般的發(fā)送過程。查詢方式報文發(fā)送流程如圖 1261,CAN控制器的發(fā)送中斷在這類傳輸控制中禁能。只要 SJA1000正在發(fā)送報文，發(fā)送緩沖器就被寫鎖定 .因此在將新報文放入發(fā)送緩沖器之前，主控制器必須檢查狀態(tài)寄存器的“發(fā)送緩 沖器狀態(tài)”標志 (TBS)。如果發(fā)送緩沖器被鎖定，就周期查詢狀態(tài)寄存器，主控制器等待，直到發(fā)送緩沖器被釋放。如果發(fā)送緩沖器被釋放，主控制器將新的報文寫入發(fā)送緩沖器，并置位命令寄存器的“發(fā)送請求” (TR)標志，此時 SJA1000將啟動發(fā)送。 趙李鳳：基于 CAN 總線的停車場智能燈光系統(tǒng)的軟件設計 18 圖 43查詢方式發(fā)送報文流程圖 報文發(fā)送有兩種方式 :查詢和中斷。但是考慮到系統(tǒng)對實時性的要求和電路設計的實際情況，需要在設計中做一些特殊的處理，不能只是簡單地按查詢或中斷方式來完成發(fā)送任務。 CAN總線報文接收 根據(jù) CAN協(xié)議規(guī)范，報文的接收由 CAN控制器 SJA1000獨立完成。當 SJA1000接收到從總線上發(fā)送過來的一幀報文后，先驗證標志符，看是否是需要接收的正確報文。當需要接收數(shù)據(jù)時，就把報文放入接收緩存器中，通過微控制器對接收緩存器進行讀操作，把數(shù)據(jù)讀入，然后調用相關的處理子函數(shù)完成數(shù)據(jù) 的處理任務。收到的報文放在接收緩沖器，可以發(fā)送給主控制器的報文由 狀態(tài)寄存器的接收緩沖器狀態(tài)標志 (RBS)和接收中斷標志 (RD標出 (如果使能 )。主控制器會將這條信息發(fā)送到本地的報文存儲器，然后釋放接收緩沖器并對報文操作。發(fā)送過程能被 SJA1000的中斷請求或查詢 SJAIOOO的控制段狀態(tài)標志來控制。 SJA1000報文的接收主要有兩種方式 :中斷方式和查詢方式。就查詢方式為例介紹一下一般的發(fā)送過程。查詢接收方式流程如圖 44所示 . 開始TB S 釋放 ？將數(shù)據(jù)寫入發(fā)送緩沖區(qū)啟動發(fā)送完成Y執(zhí)行其他認為或循環(huán)返回N銅陵學院畢業(yè)論文（設計） 19 開 始R B S 滿 ？將 數(shù) 據(jù) 從 接 收 緩 沖 器中 讀 取 并 保 存釋 放 接 收 緩 沖 器對 接 收 到 的 數(shù) 據(jù)進 行 處 理執(zhí) 行 其 他 任 務YN 圖 44查詢方式接受報文流程圖 在查詢方式下接收報文， CAN控制器接收中斷禁能。主控制器讀 SJA1000的狀態(tài)寄存器，檢查接收緩沖狀態(tài)標志 (RBS)看是否收到個報文。 CAN智能節(jié)點軟件設計 如圖 CAN總線系統(tǒng)智能節(jié)點 結構框圖 。從 圖中可以看出，電路主要由三部分所構成：微控制器 P89C52X 獨立 CAN通信控制器 SJA1000和 CAN總線收發(fā)器 PCA82C 微處理器 P89C52X2負責 SJA1000的初始化，通過控 SJA1000實現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送等通信任務。 8 9 C 5 2單 片 機S J A 1 0 0 0控 制 器8 2 C 2 5 0收 發(fā) 器外 圍 設 備C A N 總 線 圖 45 CAN總線智能節(jié)點結構框圖 CAN總線智能節(jié)點的軟件設計主要包括三大部分：節(jié)點初始化、數(shù)據(jù)發(fā)送和數(shù)據(jù)接收。節(jié)點初始化包括 MCU初始化和 SJA1000初始化，數(shù)據(jù)的發(fā)送包括串口發(fā)送和 CAN總線發(fā)送，數(shù)據(jù) 的接收包括串口接收和 CAN總線接收。 系統(tǒng)的智能節(jié)點按其功能可分為三種：進出口智能節(jié)點、停車場內的智能節(jié)點、 CAN適配器。下面先就各個節(jié)點用到的子程序先做詳細分析。 初始化子程序 初始化程序包括 MCU初始化程序和 SJA1000初始化程序。 MCU初始化程序主要是對本節(jié)點所要使用的資源進行初始化； 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。下面給出 MCU初始化趙李鳳：基于 CAN 總線的停車場智能燈光系統(tǒng)的軟件設計 20 的 C51程序和 SJA1000初始化的 C51 程序，程序中寄存器符號表示的是 SJA1000相應寄存器占用的片外存儲器地址。這些符號在程序的頭部用偽指令 EQU來定義。節(jié)點的 SJA1000程序流程圖如圖 46所示 : 開 始進 入 復 位 模 式選 擇 S J A 1 0 0 0 為 P l i C A N 模 式設 置 節(jié) 點 號 A C R 及 屏 蔽 寄 存 器 A M R設 置 B T R 0 , B T R 1設 置 輸 出 控 制 寄 存 器 O C R返 回 當 前 工 作 模 式結 束 圖 46 SJA1000初始化流程圖 MCU初始化程序： void MCU_INIT(void) { EA=0。 PX0=1。 } SJA1000 初始化程序： void S ET1=1。 EX0=1。 IT0=0。 PCON=0x00。 SCON = 0x50。 //串口工作方式 1 TMOD = 0x20。 //T1,初值自動重裝 TH1 = 0xfd。 //波特率 9600bps @ 11,0592M TL1 = 0xfd。 TR1 = 1。 //開始計數(shù) ES=1。 //開放串口中斷 銅陵學院畢業(yè)論文（設計） 21 EA=1。JA_INIT(void) { int i。 EA=0。 while((MODamp。0x01)!=1) //等待進入復位模式 MOD=MOD|0x09。 CDR=0x88。 //選擇 PeliCAN 模式關閉時鐘輸出 CLKOUT IER=0x89。 //開放接收中斷數(shù)據(jù)溢出中斷總線錯誤中斷 ACR0=R_ID0。ACR1=R_ID1。ACR2=R_ID2。ACR3=R_ID3。 //設置節(jié)點號 AMR0=0x00。AMR1=0x00。AMR2=0x00。AMR3=0x00。 //設置屏蔽寄存器 BTR0=0x03。BTR1=0xFF。 //16MHz晶振情況下，設置波特率為 80kb/s OCR=0xAA。 MOD=0x08。 //返回當前工作模式 while((MODamp。0x01)!=0)。 //等待進入工作模式 EA=1。 for(i=0。i8。i++) { P1_0=~P1_0。 Delay(20)。 } P1_0=0。 //工作指示 } 節(jié)點接收子程序 該節(jié)點接收程序分為串口接收程序和從 CAN總線上接收的接收程序。兩個接收自子程序均采用中斷方式接收。 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，本設計采用中斷方式。下面為中斷方式接收子程序。 CAN接收中斷程序流程圖如圖 。 趙李鳳：基于 CAN 總線的停車場智能燈光系統(tǒng)的軟件設計 22 釋 放 接 收 緩 沖 區(qū) ，置 C A N 接 收 標 志 位釋 放 接 收緩 沖 區(qū)數(shù) 據(jù) 溢出 處 理C A N 總 線錯 誤 處 理開 中 斷接 收 數(shù) 據(jù)遠 程 幀接 收 中 斷數(shù) 據(jù) 溢 出完 成關 中 斷YNYNYN 圖 47 CAN中斷接收程序流程圖 串口中斷接收子程序： void Uart_Val(void) interrupt 4 //串口中斷處理函數(shù) { unsigned char TempData。 EA=0。 P1_2=~P1_2。 //數(shù)據(jù)接收指示燈 if(TI) { TI=0。 EA=1。 return。} else if(RI) { RI=0。 TempData=SBUF。 Uart_Rcv[Uart_Rcv_Point]=TempData。 //接收數(shù)據(jù) Uart_Rcv_Point++。 //接收個數(shù)標志 if(Uart_Rcv_Point7) { Uart_Rcv_Flag=1。 //接收滿 8個數(shù)據(jù)，置串口接收標志位 Uart_Rcv_Point=0。} else 銅陵學院畢業(yè)論文（設計） 23 Uart_Rcv_Flag=0。 } EA=1。 } CAN總線中斷接收子程序： void SJA_INTv(void) interrupt 1 { unsigned char xdata *RXD。 unsigned char i,j,intreg,temp。 EA=0。 RXD=16。 intreg=IR。 //讀取中斷寄存器 if(intregamp。0x01) //判斷是否接收中斷 { temp=*RXD。 if(tempamp。0x40) //判斷是數(shù)據(jù)幀還是遠程幀 { CMR=0x04。 EA=1； return。} else //是數(shù)據(jù)幀，讀取數(shù)據(jù) { Uart_Send[0]=(tempamp。0x0f)。 //保存接收的數(shù)據(jù)個數(shù) for(i=0,j=1。i（ tempamp。0x0f） +4。i++,j++) Uart_Send[j]=*(RXD+i)。 //接收數(shù)據(jù) Sja_Rcv_Flag=1。 //置接 CAN總線接收標志位 } CMR=0x04。 //釋放接收緩沖器 while((SRamp。0x01)==0x01)。 } else { if(intregamp。0x08) { CMR=0x0c。 //釋放接收緩沖器，清除數(shù)據(jù)溢出狀態(tài)