CAN總線系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

1、    CAN總線系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)摘要：實現(xiàn)了一種全集成可變帶寬中頻寬帶低通濾波器，討論分析了跨導(dǎo)放大器-電容(OTAC)連續(xù)時間型濾波器的結(jié)構(gòu)、設(shè)計和具體實現(xiàn)，使用外部可編程電路對所設(shè)計濾波器帶寬進行控制，并利用ADS軟件進行電路設(shè)計和仿真驗證。仿真結(jié)果表明，該濾波器帶寬的可調(diào)范圍為126 MHz，阻帶抑制率大于35 dB，帶內(nèi)波紋小于05 dB，采用18 V電源，TSMC 018m CMOS工藝庫仿真，功耗小于21 mW，頻響曲線接近理想狀態(tài)。關(guān)鍵詞：Butte    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)

2、了好幾種現(xiàn)場總線技術(shù)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(luò)，是國際上應(yīng)用最廣泛的現(xiàn)場總線之一。最初，CAN被設(shè)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(luò)。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(yīng)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(lǐng)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(shè)計SJA1000獨立CAN控制器是PHILIPS公司PCA82C200CAN控制器的替

3、代產(chǎn)品，它是在完全兼容PCA82C200的基礎(chǔ)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(nèi)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控制器提供不同的接收性能。TJA1050主要有以下特征：完全符合ISO 11898標準

4、，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(shè)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(wù)，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(yīng)的讀寫操作。SJA1000的、分別與51對應(yīng)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(shè)計本設(shè)計的系統(tǒng)由4個節(jié)點組成，一個節(jié)點由上位機通過并口轉(zhuǎn)CAN總線的數(shù)據(jù)收發(fā)器構(gòu)

5、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(gòu)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(yīng)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(shè)計。圖3是下位機軟件的流程圖。系統(tǒng)設(shè)計的部分代碼如下：main()Sja_1000_Init();     /初始化SJA1000 Init_Cpu();      /初始化CPU Init_T0();       /初始化定時器&#

6、160;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     rcv_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; 

7、; 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);  BCAN_CMD_PRG(0X01);    if(err_flag)     err_flag=0;   di

8、sp_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(fù)位狀態(tài)，設(shè)置總線波特率，設(shè)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(unsigned char *RcvData

9、Buf)    unsigned  char  TempCount;   SJA_BCANAdr = REG_STATUS;              /訪問地址指向狀態(tài)寄存器   if(*SJA_BCANAdr&0x01)=0)            

10、;   /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)       &

11、#160;       /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; 

12、            /訪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_D

13、ATA_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&0x08) = 0)         /判斷上次

14、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;  &

15、#160;     /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        Te

16、mpCount =2;                     /遠程幀  memcpy(SJA_BCANAdr,SendDataBuf,TempCount);  return 0;此函數(shù)將待發(fā)送的特定幀各式的數(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(jié)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(jié)語現(xiàn)場總線有著巨大的發(fā)展?jié)摿?，它將給自動控制領(lǐng)域的變革帶來深遠的影響。我們設(shè)計的CAN總線收發(fā)器具有通用性，在本系統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ)上只需要相應(yīng)的修改數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議即可應(yīng)用于各個CAN總線的數(shù)傳系統(tǒng)。參考文獻：1