【正文】 方法的優(yōu)點(diǎn)可使網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)在理論上不受限制，數(shù)據(jù)塊的標(biāo)識(shí)碼由11位或29位二進(jìn)制數(shù)組成，因此可以定義不同的數(shù)據(jù)塊，這種按照數(shù)據(jù)塊編碼的方式，還可使不同的節(jié)點(diǎn)同時(shí)接收到相同的數(shù)據(jù)，這一點(diǎn)在分布式控制系統(tǒng)中非常有用。使網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)在理論上不受限制。下面開(kāi)始從技術(shù)參數(shù)方面分析CAN總線規(guī)范。MAX232芯片可完成TTL與EIA雙向電平轉(zhuǎn)換[2]。實(shí)現(xiàn)這種變換的方法可用分立元件，也可用集成電路芯片。EIA RS232C是用正負(fù)電壓來(lái)表示邏輯狀態(tài)，與TTL以高低電平表示邏輯狀態(tài)的規(guī)定不同。以上規(guī)定說(shuō)明了RS232C標(biāo)準(zhǔn)對(duì)邏輯電平的定義。EIARS232C 對(duì)電器特性、邏輯電平和各種信號(hào)線功能都作了規(guī)定。RS232C接口最大傳輸速率為20Kbps，線纜最長(zhǎng)為15米。SPI總線接口時(shí)序如圖22及23所示[3]。如果CPHA=0，在串行同步時(shí)鐘的第一個(gè)跳變沿（上升或下降）數(shù)據(jù)被采樣；如果CPHA=1，在串行同步時(shí)鐘的第二個(gè)跳變沿（上升或下降）數(shù)據(jù)被采樣。如果CPOL=0，串行同步時(shí)鐘的空閑狀態(tài)為低電平；如果CPOL=1，串行同步時(shí)鐘的空閑狀態(tài)為高電平。圖21 SPI系統(tǒng)框圖SPI主要特點(diǎn)有：● 可以同時(shí)發(fā)出和接收串行數(shù)據(jù)；● 可以當(dāng)作主機(jī)或從機(jī)工作；● 提供頻率可編程時(shí)鐘；● 發(fā)送結(jié)束中斷標(biāo)志；● 寫(xiě)沖突保護(hù)；● 總線競(jìng)爭(zhēng)保護(hù)等。發(fā)送一個(gè)字節(jié)后，從另一個(gè)外圍器件接收的字節(jié)數(shù)據(jù)進(jìn)入移位寄存器中。四種引腳的功能如下：● SCK：時(shí)鐘信號(hào)，由主設(shè)備產(chǎn)生；● MOSI：主設(shè)備數(shù)據(jù)輸出，從設(shè)備數(shù)據(jù)輸入；● MISO：主設(shè)備數(shù)據(jù)輸入，從設(shè)備數(shù)據(jù)輸出；●：從設(shè)備使能信號(hào)，由主設(shè)備控制。SPI可以同時(shí)發(fā)出和接收串行數(shù)據(jù)。 SPI總線簡(jiǎn)介串行外圍設(shè)備接口SPI（serial peripheral interface）總線技術(shù)是Motorola公司推出的一種同步串行接口，Motorola公司生產(chǎn)的絕大多數(shù)MCU（微控制器）都配有SPI硬件接口，如68系列MCU。6）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。4）使網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)在理論上不受限制。2）縮短了開(kāi)發(fā)周期。它是一種有效支持分布式控制或?qū)崟r(shí)控制的串行通信網(wǎng)絡(luò)，其對(duì)通信數(shù)據(jù)塊進(jìn)行編碼，可以多主方式工作，可在各節(jié)點(diǎn)之間實(shí)現(xiàn)自由通信；采用非破壞性仲裁技術(shù)，有效避免了總線沖突；采用短幀結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間短，受干擾的概率低，重新發(fā)送的時(shí)間短。此后，CAN通過(guò)ISO11898 及ISO11519 進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化，現(xiàn)在歐洲已是汽車(chē)網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。由于這些系統(tǒng)之間通信所用的數(shù)據(jù)類(lèi)型及對(duì)可靠性的要求不盡相同，由多條總線構(gòu)成的情況很多，線束的數(shù)量也隨之增加。 CAN總線簡(jiǎn)介CAN 是Controller Area Network 的縮寫(xiě)（以下稱(chēng)為CAN），是ISO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化的串行通信協(xié)議。43第二章 總線簡(jiǎn)介及分析第二章 總線簡(jiǎn)介及分析 CAN、SPI、RS232總線簡(jiǎn)介CAN、SPI、RS232總線有著各自的特點(diǎn)，在不同的場(chǎng)合根據(jù)需求選擇合適的總線通信是系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)的前提條件。2） 實(shí)現(xiàn)CAN總線數(shù)據(jù)與RS232總線數(shù)據(jù)的相互轉(zhuǎn)換。隨著CAN總線的普及應(yīng)用，有必要設(shè)計(jì)CAN總線與RS23SPI總線的轉(zhuǎn)換設(shè)備，而且這種技術(shù)也日趨成熟，已經(jīng)完全實(shí)現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)，在各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛的運(yùn)用[1]。它投資少，每個(gè)節(jié)點(diǎn)可以隨機(jī)訪問(wèn)，通信速度完全滿足要求，且在這類(lèi)應(yīng)用中數(shù)據(jù)交換量都很少。根據(jù)國(guó)內(nèi)外資料報(bào)道，CAN技術(shù)已應(yīng)用于家用電器和智能樓宇以及小區(qū)建設(shè)中。在CiA的努力推廣下，CAN技術(shù)在汽車(chē)電子控制系統(tǒng)、電梯控制系統(tǒng)、安全監(jiān)控系統(tǒng)、醫(yī)療儀器、紡織機(jī)械、船舶運(yùn)輸?shù)确矫婢玫搅藦V泛的應(yīng)用。由于CAN總線的優(yōu)勢(shì)越來(lái)越明顯在工業(yè)控制等領(lǐng)域的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，但RS23SPI總線在現(xiàn)在很多領(lǐng)域仍然占據(jù)較大的比重，許多設(shè)備只具有RS232接口或SPI接口，擁有CAN總線接口的設(shè)備還十分的少，為了能讓具有RS23SPI接口的設(shè)備也能在CAN總線上工作以適應(yīng)整個(gè)技術(shù)的發(fā)展，需要設(shè)計(jì)CAN總線與RS232轉(zhuǎn)換模塊[1]。同時(shí)，由于CAN總線本身的特點(diǎn),其應(yīng)用范圍目前已不再局限于汽車(chē)行業(yè)，而向自動(dòng)控制、航空航天、航海、過(guò)程工業(yè)、機(jī)械工業(yè)、紡織機(jī)械、農(nóng)用機(jī)械、機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床、醫(yī)療器械及傳感器等領(lǐng)域發(fā)展。由于其具有良好的性能及其獨(dú)特的設(shè)計(jì)，CAN總線越來(lái)越受到人們的重視。但是，這些要求長(zhǎng)時(shí)間未能得到很好的解決，直至CAN總線技術(shù)出現(xiàn)才提供了一個(gè)較好的解決方法。大型儀器設(shè)備系統(tǒng)復(fù)雜，需要對(duì)多種信息進(jìn)行采集、處理、控制、輸出等操作。[關(guān)鍵詞] CAN總線，RS232，SPI，SJA1000目錄CANBus and RS232，SPIBusConversion ModuleAbstract：CANbus for high performance, high reliability, realtime, etc., and is widely used in industrial control, architecture, medicine and other fields. However, RS232, SPI bus are still many areas now account for a large proportion of machinery and equipment with many RS232 interface or SPI interface, in order to achieve a RS232 bus interface or SPI interface, CAN bus interface device to work, you need to convert the module to RS232 and SPI bus data into CAN bus munication. The module is based on the STC89C52RC SCM model, the independent CAN bus controller SJA1000, CAN bus transceiver designed 825C250. The module enables CAN turn RS232, SPI can also be achieved RS232, SPI to CAN bus conversion. The entire module, low cost, and stability. This paper describes the module39。整個(gè)模塊成本低并且穩(wěn)定。該模塊是基于STC89C52型號(hào)單片機(jī)、獨(dú)立CAN總線控制器SJA1000和CAN總線收發(fā)器PCA825C250設(shè)計(jì)的。石河子大學(xué) 信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文課題名稱(chēng)：CAN總線與RS23SPI總線轉(zhuǎn)換模塊的設(shè)計(jì)學(xué)生姓名： 學(xué) 院：信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院專(zhuān)業(yè)年級(jí)：電子信息工程 指導(dǎo)教師： 完成日期： IIICAN總線與RS23SPI總線轉(zhuǎn)換模塊的設(shè)計(jì)[摘要] CAN總線因具有高可靠性、實(shí)時(shí)性等優(yōu)點(diǎn)，而被廣泛用于工業(yè)控制、建筑、醫(yī)學(xué)等各個(gè)領(lǐng)域。但RS23SPI總線在現(xiàn)在很多領(lǐng)域仍然占據(jù)較大的比重，許多的機(jī)器設(shè)備具有RS232接口或SPI接口，要想實(shí)現(xiàn)具有RS232總線接口或SPI接口的設(shè)備的數(shù)據(jù)在CAN總線上傳輸，需要轉(zhuǎn)換模塊把RS232和SPI總線上的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成CAN總線格式數(shù)據(jù)。該模塊能夠?qū)崿F(xiàn)CAN總線與RS23SPI總線的轉(zhuǎn)換。本文詳細(xì)介紹了該模塊的軟硬件設(shè)計(jì)。s hardware design and software design.Keyword：CANbus, RS232, SPI, SJA1000, PCA82C250目錄目錄第一章 引言 1 課題的研究背景及意義 1 國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r 1 課題研究的主要內(nèi)容 2第二章 總線簡(jiǎn)介及分析 3 CAN、SPI、RS232總線簡(jiǎn)介 3 CAN總線簡(jiǎn)介 3 SPI總線簡(jiǎn)介 4 RS232總線簡(jiǎn)介 6 CAN總線特性分析 6 CAN總線的特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì) 6 CAN總線協(xié)議 8 CAN總線報(bào)文幀格式 9 CAN總線報(bào)文傳輸結(jié)構(gòu) 9 CAN總線錯(cuò)誤處理 10第三章 元器件選型及特性分析 11 系統(tǒng)元器件選型分析 11 單片機(jī)選型 11 CAN總線控制器芯片選型 12 CAN總線驅(qū)動(dòng)器選型 12 系統(tǒng)元器件特性分析 13 STC89C52特性分析 13 SJA1000特性分析 13 總線驅(qū)動(dòng)器PCA82C250 16第四章 CAN/RS232總線轉(zhuǎn)換模塊設(shè)計(jì) 17 硬件設(shè)計(jì) 17 20第五章 CAN/SPI總線轉(zhuǎn)換模塊設(shè)計(jì) 23 硬件設(shè)計(jì) 23 軟件設(shè)計(jì) 23第六章 系統(tǒng)調(diào)試 25第七章 總結(jié) 27參考文獻(xiàn) 28致謝 29附錄A 硬件原理圖、PCB圖、實(shí)物圖 30附錄B 源程序 34第一章 引言第一章 引言 課題的研究背景及意義CAN總線在組網(wǎng)和通信功能上的優(yōu)點(diǎn)以及它的高性價(jià)比，決定了它在許多領(lǐng)域都有廣闊的應(yīng)用前景和發(fā)展?jié)摿?。如醫(yī)療器械CT斷層掃描儀，為保證其工作可靠性，在數(shù)據(jù)通信上要求功能塊間可隨意進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，通信可以以廣播方式進(jìn)行，簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)的硬件接口，通信線盡量少，抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高并能自動(dòng)進(jìn)行故障識(shí)別和自動(dòng)恢復(fù)。CAN與一般的通信總線相比，CAN總線的數(shù)據(jù)通信具有突出的可靠性、實(shí)時(shí)性和靈活性。它在汽車(chē)領(lǐng)域上的應(yīng)用是最廣泛的，世界上一些著名的汽車(chē)制造廠商都采用了CAN總線來(lái)實(shí)現(xiàn)汽車(chē)內(nèi)部控制系統(tǒng)與各檢測(cè)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)間的數(shù)據(jù)通信。CAN已經(jīng)形成國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，并已被公認(rèn)為幾種最有前途的現(xiàn)場(chǎng)總線之一。 國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r為促進(jìn)CAN以及CAN協(xié)議的發(fā)展，1992在歐洲成立了CiA(CAN in Automation)。現(xiàn)已有400多家公司加入了CiA，CiA已成為全球應(yīng)用CAN技術(shù)的權(quán)威。如安防系統(tǒng)、抄表系統(tǒng)、家電控制等。適當(dāng)?shù)木W(wǎng)關(guān)如CAN與TCP/IP協(xié)議的轉(zhuǎn)換，可以使一個(gè)居室或一棟大樓的現(xiàn)場(chǎng)CAN信息轉(zhuǎn)變?yōu)榛ヂ?lián)網(wǎng)的形式外傳，或反過(guò)來(lái)通過(guò)這類(lèi)網(wǎng)關(guān)把外部網(wǎng)傳來(lái)的信息轉(zhuǎn)換為CAN的形式，此即實(shí)現(xiàn)了所謂的遠(yuǎn)程控制。 課題研究的主要內(nèi)容課題研究的主要內(nèi)容有：1） CAN總線的聯(lián)網(wǎng)通信，通過(guò)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)CAN節(jié)點(diǎn)的相互通信。3） 實(shí)現(xiàn)CAN總線數(shù)據(jù)與SPI總線數(shù)據(jù)的相互轉(zhuǎn)換。因此，了解總線的結(jié)構(gòu)特征是進(jìn)行模塊設(shè)計(jì)的首要任務(wù)，通過(guò)對(duì)總線的多方了解分析其各種通信參數(shù)，結(jié)合實(shí)際的需求分析確定系統(tǒng)總線方案的選型，并對(duì)比三種總線的通信特征，為實(shí)現(xiàn)總線轉(zhuǎn)換做好前期的準(zhǔn)備。在當(dāng)前的汽車(chē)產(chǎn)業(yè)中，出于對(duì)安全性、舒適性、方便性、低公害、低成本的要求，各種各樣的電子控制系統(tǒng)被開(kāi)發(fā)了出來(lái)。為適應(yīng)“減少線束的數(shù)量”、“通過(guò)多個(gè)LAN，進(jìn)行大量數(shù)據(jù)的高速通信”的需要，1986 年德國(guó)電氣商博世公司開(kāi)發(fā)出面向汽車(chē)的CAN 通信協(xié)議。CAN總線是一種串行數(shù)據(jù)通信協(xié)議，其最高波特率可達(dá)1MB/S，因此具有高的傳輸速率。較之目前許多基于R線構(gòu)建的分布式控制系統(tǒng)而言，基于CAN總線的分布式控制系統(tǒng)在以下方面具有明顯的優(yōu)越性：1）網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)通信實(shí)時(shí)性強(qiáng)。3）完成對(duì)通信數(shù)據(jù)的幀處理。5）可在各節(jié)點(diǎn)之間實(shí)現(xiàn)自由通信。綜合來(lái)看，CAN總線在通信組網(wǎng)方面具有極大的優(yōu)勢(shì)，可以減少組網(wǎng)過(guò)程中的工作量，大大的提高工作效率[2]。SPI用于CPU與各種外圍器件進(jìn)行全雙工、同步串行通訊。它只需四條線就可以完成MCU與各種外圍器件的通訊，這四條線是：串行時(shí)鐘線（SCK）、主機(jī)輸入/從機(jī)輸出數(shù)據(jù)線（MISO）、主機(jī)輸出/從機(jī)輸入數(shù)據(jù)線（MOSI）、低電平有效從機(jī)選擇線。當(dāng)SPI工作時(shí)，移位寄存器中的數(shù)據(jù)逐位從輸出引腳（MOSI）輸出（高位在前），同時(shí)從輸入引腳（MISO）接收的數(shù)據(jù)逐位移到移位寄存器（高位在前）。其典型系統(tǒng)框圖如圖21所示。 SPI模塊為了和外設(shè)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，根據(jù)外設(shè)工作要求，其輸出串行同步時(shí)鐘極性和相位可以進(jìn)行配置，時(shí)鐘極性（CPOL）對(duì)傳輸協(xié)議沒(méi)有重大的影響。時(shí)鐘相位（CPHA）能夠配置用于選擇兩種不同的傳輸協(xié)議之一進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。SPI主模塊和與之通信的外設(shè)音時(shí)鐘相位和極性應(yīng)該一致。圖22 CPHA=0時(shí)SPI總線數(shù)據(jù)傳輸時(shí)序圖23 CPHA=1時(shí)SPI總線數(shù)據(jù)傳輸時(shí)序 RS232總線簡(jiǎn)介RS232C是一個(gè)已制定很久的標(biāo)準(zhǔn)，最初是為遠(yuǎn)程通信連接數(shù)據(jù)終端設(shè)備DTE(Data Termina