【正文】 NH 和 CANL 與地之間并聯(lián)了 2 個 30pF 的小電容，可以起到濾除總線上的高頻干擾和一定的防電磁輻射的能力。PCA82C250 的 Rs 腳上接有一個斜率電阻，電阻大小可根據(jù)總線通信速度適當高調整，一般在 16～140kΩ 之間。PCA82C250 CAN 收發(fā)器電路原理圖如圖 所示。TXDGNVC3R4EF5AL6H7S8U0+圖 CAN 總線驅動電路原理圖 鍵盤電路設計鍵盤電路采用比較簡單的獨立式鍵盤,便能滿足設計要求，成本低廉，編程相對簡單。4 個獨立按鍵，分別與單片機 INT0 和 相連，由于 P1 口上各位內部均接有上拉電阻，故，外接按鍵的時候，我們不再需要接上上拉電阻。鍵盤電路如圖 所示 I圖 鍵盤電路原理圖廣西科技大學(籌)畢業(yè)設計論文 基于 CAN 總線的智能照明控制系統(tǒng)設計 串口通信電路設計從節(jié)點串口通信電路主要由美信公司生產的 Max232 芯片和相應的通信指示電路構成，主要是用于單片機程序的燒寫和程序的調試。Max232 用于實現(xiàn) TTL 電平與 RS232電平的轉換，只要在它的外部在接上幾個簡單的電容就夠成了通信電路，為了方便檢查、排除故障可在通信線上接上兩個通信指示燈，方便檢查與維修。串口通信電路如圖 所示 C1+V23456TOU7RIN8out9in0GDcMAXFKPJ圖 串口通信電路廣西科技大學(籌)畢業(yè)設計論文 基于 CAN 總線的智能照明控制系統(tǒng)設計4 軟件設計 系統(tǒng)軟件結構系統(tǒng)軟件采用廣泛流行的計算機高級語言 C 語言編寫，它具有語言簡潔、緊湊，生成目標代碼質量高、程序執(zhí)行效率高，容易閱讀、具有很好的移植性，具有較強的結構性和便于模塊化設計等優(yōu)點。在本系統(tǒng)軟件設計中采用模塊化的設計思想，按照系統(tǒng)的功能作用進行模塊劃分，再依次對各功能模塊進行編程設計。這樣使系統(tǒng)在添加新功能時變得非常容易，在建立復雜應用和提高代碼的可讀性、可重復利用性方面也是非常有益的。特別是在對后續(xù)的產品更新、程序維護、升級等有極其重要的意義。本系統(tǒng)軟件結構主要包括主節(jié)點軟件結構和從節(jié)點軟件結構兩部分。 主節(jié)點軟件結構主節(jié)點是整個 CAN 總線智能照明控制系統(tǒng)的核心單元，它管理了多達 110 個從節(jié)點燈設備，它要求具有強大的數(shù)據(jù)存儲、運算處理能力和友好的人機界面。因此，主節(jié)點的軟件結構設計的好壞以及其程序模塊的劃分是否得當，將會直接地影響著整個照明控制系統(tǒng)的性能優(yōu)劣。因此，合理規(guī)劃主節(jié)點的軟件結構和模塊劃分是非常有意義的。在本設計中，經(jīng)過精心的設計規(guī)劃，將主節(jié)點系統(tǒng)軟件劃分為七大模塊，它們分別為：系統(tǒng)初始化模塊、CAN 協(xié)議模塊、TFT 液晶顯示模塊、SD 卡驅動模塊、UART 驅動模塊、觸摸屏鍵盤掃描模塊以及蜂鳴器驅動模塊。主節(jié)點軟件結構如圖 所示：系統(tǒng)初始化SD 卡驅動模塊TFT液晶顯示模塊 CAN協(xié)議UART 驅動模塊觸摸屏鍵盤掃描蜂鳴器驅動模塊圖 主節(jié)點軟件結構 從節(jié)點軟件結構從節(jié)點是單個照明設備單元的控制中心，照明燈設備執(zhí)行器的開關動作以及照明廣西科技大學(籌)畢業(yè)設計論文 基于 CAN 總線的智能照明控制系統(tǒng)設計設備開關燈的時間長短完全取決于從節(jié)點的控制。因此，照明設備是否正常工作直接取決于從節(jié)點的軟件設計。合理劃分從節(jié)點的程序模塊，能夠有效提高軟件的健壯性。經(jīng)過仔細思考后將從節(jié)點軟件劃分為六大模塊，它們分別為：系統(tǒng)初始化模塊、CAN 協(xié)議模塊、照明控制信號數(shù)據(jù)處理模塊、鍵盤掃描及處理模塊、照明燈定時控制模塊以及 LCD 液晶顯示模塊。從節(jié)點軟件結構如圖 所示：系統(tǒng)初始化模塊鍵盤掃描及處理模塊照明控制信號數(shù)據(jù)處理 CAN協(xié)議照明燈定時控制模塊LCD 液晶顯示模塊圖 從節(jié)點軟件結構 系統(tǒng)程序模塊設計 主節(jié)點程序模塊設計由圖 可知，主節(jié)點系統(tǒng)程序主要由七大模塊構成，它們分別是：系統(tǒng)初始化模塊、CAN 協(xié)議模塊、TFT 液晶顯示模塊、SD 卡驅動模塊、UART 驅動模塊、觸摸屏鍵盤掃描模塊以及蜂鳴器驅動模塊。然而，節(jié)點主程序是這些程序模塊的調用者，是實現(xiàn)主節(jié)點功能的途徑，所以其他程序模塊的設計，目的都是為了服務于主程序，以實現(xiàn)主節(jié)點監(jiān)控從節(jié)點燈設備的功能。如圖 所示是主節(jié)點的主程序流程圖。首先，初始化主節(jié)點硬件設備如：TFT 彩屏、SD 卡、CAN 控制器、中斷系統(tǒng)等，接著顯示監(jiān)控界面 1，然后進入一個無限的工作循環(huán)。在工作循環(huán)中，處理如下工作，先判斷當前模式是不是進入了燈設置模式，如果是則停止向從節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)請求幀。若不處在燈設置模式，則依次向各個從節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)請求幀，請求從節(jié)點返回其燈數(shù)據(jù)。接著，判斷是否有觸摸按鍵按下，若有則作出相應的按鍵處理并刷新顯示，最后檢測主節(jié)點的運行、通信狀況和對從節(jié)點是否離線的檢測。這樣主節(jié)點就處理完成所有的從設備監(jiān)測、設置、離線檢測、運行指示、通信指示等主要功能。廣西科技大學(籌)畢業(yè)設計論文 基于 CAN 總線的智能照明控制系統(tǒng)設計程序開始系統(tǒng)初始化進入設置模式 ？向所有節(jié)點發(fā)送請求數(shù)據(jù)幀觸摸屏鍵盤掃描并刷新顯示運行和從節(jié)點離線檢測ＹＮ顯示監(jiān)控界面１圖 主節(jié)點主程序流程圖 初始化模塊程序設計在主節(jié)點軟件結構中，系統(tǒng)初始化程序是系統(tǒng)能夠正常工作的基礎，是系統(tǒng)在進入工作循環(huán)時首先執(zhí)行的一段代碼。通過系統(tǒng)初始化將主節(jié)點硬件設備設置成一個確定的狀態(tài)，以等待后備的使用。其系統(tǒng)初始化模塊主要包括 5 大部分：TFT 液晶初始化、UART0 初始化、CAN1 初始化、SD 卡初始化、觸摸屏中斷初始化。(1)TFT 液晶初始化：首先，將 TFT 液晶接口管腳配置好，由于液晶接口的數(shù)據(jù)線和控制線都是采用 LPC2119 控制器的 GPIO 口模擬的，故要將其數(shù)據(jù)線 DATA0DATA1數(shù)據(jù)/命令線(LCD_RS),讀/寫控制線(LCD_RD/LCD_RW),使能控制線(LCD_CS)管腳配置為輸出口。觸摸屏 SPI 通信接口也采用 IO 口模擬操作，將與觸摸屏控制器片選線 T_CS、數(shù)據(jù)輸出線 T_MOSI、串行時鐘信號線 T_CLK 相連的 GPIO 口設置為輸出口。與數(shù)據(jù)輸入線 MISO 相連的 IO 口設置為輸入，并初始化觸摸屏中斷系統(tǒng)。緊接著開啟彩屏內部時鐘，配置彩屏電源，然后伽馬校正并設置，最后開顯示并清屏。具體的 TFT 液晶初始化程序流程圖如圖 所示。廣西科技大學(籌)畢業(yè)設計論文 基于 CAN 總線的智能照明控制系統(tǒng)設計(2)UART0 初始化：先通過配置管腳連接寄存器，使 LPC2119 的 、 管腳連接到串口 0 模塊。再設置串口的幀結構，設置為 8bit 每幀，采用奇校驗方式，接著設置串口波特率為 所示。(3)CAN 控制器初始化：首先，配置 CAN1 管腳功能，設置進入 CAN 控制器的復位模式，設置告警上限值為 0x60，設置通信波特率為約 400Kbps，允許 CAN 接收中斷，并禁止驗收濾波器，接著恢復到正常工作模式，最后初始化 CAN 接收中斷。具體 CAN1 控制器初始化流程圖如圖 所示。 程序開始彩屏液晶接口配置開啟彩屏內部時鐘彩屏電源配置伽馬校正并開顯示清屏程序結束程序開始串口 ０ 管腳配置配置幀格式如８ 位字節(jié)長度 、 奇校驗等設置波特率為1 1 5 2 0 0 b p s 、 關除數(shù)分頻器程序結束程序開始C A N 1 管腳配置 ， 進入復位模式設置錯誤告警值為 0 x 6 0 , 波特率為 4 0 0 K b p s允許 C A N 接收中斷 ， 禁止驗收濾波恢復到正常工作模式 ， 初始化 C A N 接收中斷程序結束圖 TFT 液晶初始化 圖 UART0 初始化 圖 CAN1 控制器初始化(4)SD 卡初始化：首先，配置 SD 管腳功能，將 SD 卡片選信號置高，連續(xù)發(fā)送至少74 個時鐘，將片選拉低(CS=0),發(fā)送復位命令 CM0，使 SD 進入 SPI 操作模式。確定 SD卡正確響應后，發(fā)送激活 SD 卡初始化程序的命令 CM1，到此則初始化 SD 卡完畢。具體SD 卡初始化程序流程圖如圖 所示。(5)觸摸屏中斷初始化：首先，設置 LPC2119 的 為外部中斷 INT0，設置外部中斷 0(觸摸屏中斷)為 IRQ 中斷，設置 IRQ 中斷號、激活，設置外部中斷 INT0 為下降沿觸發(fā)，清零中斷標志位并使能中斷。具體觸摸屏中斷初始化程序流程圖如圖 所示。廣西科技大學(籌)畢業(yè)設計論文 基于 CAN 總線的智能照明控制系統(tǒng)設計 程序開始S D 卡管腳配置片選 C S = 0 , 發(fā)送復位命令 C M 0 ,進入 S P I 模式S D 響應 ？發(fā)送激活 S D 初始化程序命令C M 1程序結束發(fā)送 7 4 個時鐘 ？向 S D 卡發(fā)送0 x f fNYNY程序開始外部中斷 0 功能配置設置觸摸屏中斷為 I R Q 中斷選擇 I R Q 中斷號并激活設置下降沿觸發(fā) ， 清零中斷標志位設置中斷服務程序地址并使能外部中斷 0程序結束圖 SD 卡初始化程序 圖 觸摸屏中斷程序 CAN 協(xié)議模塊設計CAN 協(xié)議模塊是本設計的主要內容，也是設計中的重要內容。CAN 協(xié)議程序模塊設計的好壞對整個系統(tǒng)能否繼續(xù)進行起著決定性作用。是關系到整個照明控制系統(tǒng)生死攸關的問題，是能否使系統(tǒng)健壯，通信可靠的關鍵。設計中，將 CAN 協(xié)議模塊分成 CAN驅動程序模塊和 CAN 協(xié)議數(shù)據(jù)格式模塊。下面我將分別詳細介紹這兩個部分。(1) CAN 協(xié)議數(shù)據(jù)格式：主要采用源／目的協(xié)議模式以一定的格式來對所要處理的數(shù)據(jù)進行填充和解釋，然后發(fā)送給各個從節(jié)點。在 CAN 接收環(huán)節(jié)中 CAN 節(jié)點通過驗收代碼寄存器和驗收屏蔽寄存器，采用雙濾波方式確定該數(shù)據(jù)是否是本節(jié)點的數(shù)據(jù)或廣播數(shù)據(jù)，從而對數(shù)據(jù)進行選擇接收或丟棄，并將 CAN 接收緩沖區(qū)內的數(shù)據(jù)依照先前制定的協(xié)議規(guī)則進行解譯接收。廣西科技大學(籌)畢業(yè)設計論文 基于 CAN 總線的智能照明控制系統(tǒng)設計下面首先介紹主從節(jié)點在應用層上共同的 CAN 協(xié)議規(guī)則。本系統(tǒng)采用的是 協(xié)議，該協(xié)議支持 11 位 ID 同時也支持 29 位 ID，目的在于兼容 協(xié)議。而在本次運用中，由于系統(tǒng)規(guī)模還算比較小，我們采有 11ID 標識符已經(jīng)能夠滿足設計上的要求。故，在本設計中采用的是標準幀格式(即 11ID 標識符的幀格式)。其幀結構如圖 所示。源節(jié)點號 目的節(jié)點號 數(shù)據(jù)類型 R T R 數(shù)據(jù)長度碼 時的十位 時的個位 分的十位 分的個位 開關狀態(tài)I D 2 8 I D 2 5 I D 2 4 I D 2 1 I D 2 0 I D 1 8 D L C4 b i t 4 b i t 3 b i t 4 b i t 1 B y t e 1 B y t e 1 B y t e 1 B y t e 1 B y t e1 b i t燈 設 備 狀 態(tài) 數(shù) 據(jù)1 1 I D圖 CAN 總線幀結構11 位 ID 分成三個域：源節(jié)點號、目的節(jié)點號、數(shù)據(jù)類型。其中，源節(jié)點號是發(fā)送者節(jié)點號，目的節(jié)點號是接收者的節(jié)點號或者是廣播 ID=0xF，數(shù)據(jù)類型分為 5 種，①強制型燈設置數(shù)據(jù)，在強制開關燈模式下使用，發(fā)送的數(shù)據(jù)全是燈狀態(tài)，不含有燈時間字節(jié)，一幀數(shù)據(jù)中攜帶有多個燈設備的開關信號。②常規(guī)型燈設置數(shù)據(jù)，在常規(guī)設置模式下，每幀燈設置數(shù)據(jù)只包含一個從設備燈的控制信息，包括開關燈時間及開關狀態(tài)信息。③確認信號，確認信號幀不帶燈數(shù)據(jù)段，數(shù)據(jù)長度 DLC=0x0，用于同步啟動整個系統(tǒng)的燈設備。④數(shù)據(jù)請求幀，表示本幀數(shù)據(jù)是請求數(shù)據(jù)幀，也是沒有燈數(shù)據(jù)段的，用于主節(jié)點向從節(jié)點請求燈數(shù)據(jù)。⑤燈狀態(tài)數(shù)據(jù)幀，包含著一個從設備燈的剩余時間和開關信息。RTR 位是用于區(qū)別該幀是數(shù)據(jù)幀(RTR=0)還是遠程幀(RTR=1)。DLC 為數(shù)據(jù)長度碼，用于表明數(shù)據(jù)域中含有的字節(jié)數(shù)。后面的燈設備狀態(tài)數(shù)據(jù)含有 5 個字節(jié)，分別為時間和燈設備狀態(tài)。燈設備狀態(tài)有三種：開燈、關燈和離線。當開關狀態(tài)字節(jié)為 0 表示節(jié)點關燈，1 表示節(jié)點開燈，2 表示節(jié)點離線。數(shù)據(jù)類型與 ID20ID18 值的對照表如表格41.表 41 數(shù)據(jù)類型對照表ID20ID18 幀類型000 強制型燈設置數(shù)據(jù)001 常規(guī)型燈設置數(shù)據(jù)010 確認信號幀011 數(shù)據(jù)請求幀101 燈狀態(tài)數(shù)據(jù)幀CAN 協(xié)議數(shù)據(jù)格式實現(xiàn)主要由兩個函數(shù)實現(xiàn)，分別為數(shù)據(jù)打包函數(shù)和數(shù)據(jù)解包函數(shù)。數(shù)據(jù)打包是將用戶的數(shù)據(jù)，按照上述 CAN 協(xié)議數(shù)據(jù)規(guī)則