CAN總線系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

1、CAN總線系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)在現(xiàn)場總線概念的出現(xiàn)到現(xiàn)在的近20年時間里，已經(jīng)出現(xiàn)了好幾種現(xiàn)場總線技術并走向成熟。其中CAN總線已被公認為幾種最有前途的現(xiàn)場總線之一。CAN是一種由帶有CAN控制器組成的高性能串行數(shù)據(jù)局域通信網(wǎng)絡，是國際上應用最廣泛的現(xiàn)場總線之一。最初，CAN被設計作為汽車環(huán)境中的微控制器通信，在車載各電子控制裝置ECU之間交換信息，形成汽車電子控制網(wǎng)絡。由于其具有通信速度快、可靠性高和性能價格比好等突出優(yōu)點，它正越拉越廣泛地應用于汽車、機械工業(yè)、紡織機械、農(nóng)業(yè)用機械、機器人、數(shù)控機床、醫(yī)療器械、家用電器及傳感器等領域。圖1所示是典型的CAN總線節(jié)點的系統(tǒng)框圖。系統(tǒng)硬件設計SJA1

2、000獨立CAN控制器是PHILIPS公司PCA82C200CAN控制器的替代產(chǎn)品，它是在完全兼容PCA82C200的基礎上，增加了一種新的工作模式PeliCAN，SJA1000完全支持具有很多新特性的CAN2.0B協(xié)議。SJA1000的工作模式通過其內部的時鐘分頻寄存器中的CAN模式為來選擇。SJA1000可以支持多種為處理器的時序特性，如Intel模式或Motorla模式，SJA1000與微處理器的接口非常簡單，微處理器以訪問外部存儲器的方式來訪問SJA1000。TJA1050是控制器局域網(wǎng)CAN協(xié)議控制器和物理總線之間的接口，TJA1050可以為總線提供不同的發(fā)送性能，為CAN控制器提供

3、不同的接收性能。TJA1050主要有以下特征：完全符合ISO 11898標準，最高速到達1Mb/s，輸入級3.3V以及5V器件兼容，至少可以連接110個節(jié)點。本設計的微處理器為89C51負責初始化SJA1000及通過控制SJA1000實現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送等通信任務，系統(tǒng)電路圖如圖2所示。CAN控制器SJA1000的數(shù)據(jù)線AD0AD7連接到51單片機的P0口，連接到基址為0xFA00的外部存儲器片選信號，當訪問地址0xFA000xFA31時，CPU可對SJA1000執(zhí)行相應的讀寫操作。SJA1000的、分別與51對應的引腳相連，接51的使51可以通過中斷方式訪問SJA1000。系統(tǒng)軟件設計本設計

4、的系統(tǒng)由4個節(jié)點組成，一個節(jié)點由上位機通過并口轉CAN總線的數(shù)據(jù)收發(fā)器構成，另外3個節(jié)點由圖2所示的單片機CAN總線收發(fā)系統(tǒng)構成。單片機系統(tǒng)每秒發(fā)送一幀(8個字節(jié))數(shù)據(jù)。連接上位機的CAN總線收發(fā)器有相應的上位機測試軟件支持，本文主要介紹單片機CAN總線收發(fā)器的程序設計。圖3是下位機軟件的流程圖。系統(tǒng)設計的部分代碼如下：main() Sja_1000_Init(); /初始化SJA1000Init_Cpu(); /初始化CPUInit_T0(); /初始化定時器flag_init=0x00;while(1) if(rcv_flag) /rcv_flag為接受標志位，有接收則單片機進行處理 rc

5、v_flag=0; BCAN_DATA_RECEIVE(rcv_data);BCAN_CMD_PRG(0X04); disp_rec(); if(flag_sec) /定時中斷標志為，定時時間到則發(fā)送數(shù)據(jù)幀 flag_sec=0; send_data0=0xaa; send_data1=0x08; send_data2=DA1;send_data3=DA2;send_data4=DA3;send_data5=DA4;send_data6=DA5;send_data7=DA6;send_data8=DA7;send_data9=DA8; BCAN_DATA_WRITE(send_data); B

6、CAN_CMD_PRG(0X01); if(err_flag) err_flag=0; disp_err(); Sja_1000_Init(); display(a); /循環(huán)顯示接受數(shù)據(jù)SJA1000的初始化過程包括申請進入復位狀態(tài)，設置總線波特率，設置輸出方式，開放錯誤中斷、接受和發(fā)送中斷。在進行數(shù)據(jù)發(fā)送時數(shù)據(jù)包前兩個字節(jié)0Xaa、0X08為描述符，包括11位長的ID(標志符)1位RTR4位描述數(shù)據(jù)長度的DLC共16 位。BCAN_DATA_RECEIVE(rcv_data)，為89C51對SJA1000的讀數(shù)據(jù)函數(shù)其具體函數(shù)定義：bit BCAN_DATA_RECEIVE(unsigne

7、d char *RcvDataBuf) unsigned char TempCount; SJA_BCANAdr = REG_STATUS; /訪問地址指向狀態(tài)寄存器 if(*SJA_BCANAdr&0x01)=0) /判斷報文是否有效 return 1; SJA_BCANAdr = REG_RxBuffer2; /訪問地址指向接收緩沖區(qū)2 if(*SJA_BCANAdr&0x10)=0) /如果是數(shù)據(jù)幀 TempCount=(*SJA_BCANAdr& 0x0f)+2; /計算報文中數(shù)據(jù)的個數(shù) else TempCount=2; SJA_BCANAdr = REG_RxBuffer1; /訪

8、問地址指向接收緩沖區(qū)1 memcpy(RcvDataBuf, SJA_BCANAdr,TempCount);/讀取接收緩沖區(qū)的報文 return 0;此函數(shù)僅限于CAN控制器接受數(shù)據(jù)，返回值如果為0表示接受成功，如果為1表示接受失敗。BCAN_DATA_WRITE(send_data)函數(shù)是89C51對SJA1000的寫數(shù)據(jù)函數(shù)其具體定義如下：bit BCAN_DATA_WRITE(unsigned char *SendDataBuf) unsigned char TempCount; SJA_BCANAdr = REG_STATUS; /訪問地址指向狀態(tài)寄存器 if(*SJA_BCANAdr

9、&0x08) = 0) /判斷上次發(fā)送是否完成 return 1; if(*SJA_BCANAdr&0x04)=0) /判斷發(fā)送緩沖區(qū)是否鎖定 return 1; SJA_BCANAdr = REG_TxBuffer1; /訪問地址指向發(fā)送緩沖區(qū)1 if(SendDataBuf1&0x10)=0) /判斷RTR，從而得出是數(shù)據(jù)幀還是遠程幀 TempCount =(SendData Buf1&0x0f)+2; /輸入數(shù)據(jù)幀 else TempCount =2; /遠程幀 memcpy(SJA_BCANAdr,SendDataBuf,TempCount); return 0;此函數(shù)將待發(fā)送的特定幀

10、各式的數(shù)據(jù)，送入SJA1000發(fā)送緩存區(qū)中，然后啟動，函數(shù)返回0表示將數(shù)據(jù)成功的送至發(fā)送緩沖區(qū)，返回1表示上一次的數(shù)據(jù)正在發(fā)送。系統(tǒng)組網(wǎng)相對容易只需把各個節(jié)點掛在同一條雙絞線上即可，啟動上位機的CAN收發(fā)器，用來監(jiān)視總線數(shù)據(jù)狀態(tài)。每當啟動一個下位機CAN收發(fā)器，上位機的測試軟件就可以每隔一秒鐘收到由同一CAN收發(fā)器發(fā)送的數(shù)據(jù)幀。實驗結果顯示當3臺下位機CAN總線同時發(fā)數(shù)時數(shù)據(jù)接收端沒有數(shù)據(jù)丟失和總線沖突現(xiàn)象。結語現(xiàn)場總線有著巨大的發(fā)展?jié)摿?，它將給自動控制領域的變革帶來深遠的影響。我們設計的CAN總線收發(fā)器具有通用性，在本系統(tǒng)設計的基礎上只需要相應的修改數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議即可應用于各個CAN總線的數(shù)傳系統(tǒng)。參考文獻：1 陳立元主編. Visual Basic實現(xiàn)串并行通信