can總線系統(tǒng)智能節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

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1、www.autoelectronics.eetchina.comCAN總線系統(tǒng)智能節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)作者：鄒繼軍饒運(yùn)濤信息工程系華東地質(zhì)學(xué)院摘要：CAN總線上的節(jié)點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)上的信息接收和發(fā)送站；智能節(jié)點(diǎn)能通過(guò)編程設(shè)置工作方式、ID地址、波特率等參數(shù)。它主要由單片機(jī)和可編程的CAN通信控制器組成。本文介紹這類(lèi)節(jié)點(diǎn)的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)；其中軟件設(shè)計(jì)包括SJA1000的初始化、發(fā)送和接收等應(yīng)用中的最基本的模塊子程序。關(guān)鍵詞：總線節(jié)點(diǎn)CAN控制器引言：CAN(ControllerAreaNetwork)總線，又稱(chēng)控制器局域網(wǎng)，是Bosch公司在現(xiàn)代汽車(chē)技術(shù)中

2、領(lǐng)先推出的一種多主機(jī)局部網(wǎng)，由于其卓越的性能、極高的可靠性、獨(dú)特靈活的設(shè)計(jì)和低廉的價(jià)格，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制、智能大廈、小區(qū)安防、交通工具、醫(yī)療儀器、環(huán)境監(jiān)控等眾多領(lǐng)域。CAN已被公認(rèn)為幾種最有前途的現(xiàn)場(chǎng)總線之一。CAN總線規(guī)范已被ISO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織制訂為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，CAN協(xié)議也是建立在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織的開(kāi)放系統(tǒng)互連參考模型基礎(chǔ)上的，主要工作在數(shù)據(jù)鏈路層和物理層。用戶(hù)可在其基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)適合系統(tǒng)實(shí)際需要的應(yīng)用層通信協(xié)議，但由于CAN總線極高的可靠性，從而使應(yīng)用層通信協(xié)議得以大大簡(jiǎn)化。CAN總線與其他幾種現(xiàn)場(chǎng)總線比較而言，是最容易實(shí)現(xiàn)、價(jià)格最為

3、低廉的一種，但其性能并不比其他現(xiàn)場(chǎng)總線差。這也是目前CAN總線在眾多領(lǐng)域被廣泛采用的原因。節(jié)點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)上信息的接收和發(fā)送站，所謂智能節(jié)點(diǎn)是由微處理器和可編程的CAN控制芯片組成，它們有兩者合二為一的，如芯片P8XC592，也有如本文介紹的，獨(dú)立的通信控制芯片與單片機(jī)接口，后者的優(yōu)點(diǎn)是比較靈活。當(dāng)然，也www.autoelectronics.eetchina.com有不要微處理器的節(jié)點(diǎn)。下面以CAN通信控制器SJA1000為例，對(duì)CAN總線系統(tǒng)智能節(jié)點(diǎn)硬件和軟件設(shè)計(jì)作一個(gè)全面的介紹。CAN通信控制器SJA1000功能簡(jiǎn)介CAN的通信協(xié)議主要由

4、CAN控制器完成。CAN控制器主要由實(shí)現(xiàn)CAN總線協(xié)議的部分和實(shí)現(xiàn)與微處理器接口部分的電路組成。對(duì)于不同型號(hào)的CAN總線通信控制器，實(shí)現(xiàn)CAN協(xié)議部分電路的結(jié)構(gòu)和功能大多相同，而與微處理器接口部分的結(jié)構(gòu)和方式存在一些差異。這里主要以SJA1000為代表對(duì)CAN控制器的功能作一個(gè)簡(jiǎn)單介紹。SJA1000是一種獨(dú)立CAN控制器，它是PHILIPS公司的PCA82C200CAN控制器的替代產(chǎn)品。SJA1000具有BasicCAN和PeliCAN兩種工作方式，PeliCAN工作方式支持具有很多新特性的CAN2.0B協(xié)議。SJA1000在軟件和引腳

5、上都是與它的前一款PCA82C200獨(dú)立CAN控制器兼容的(SJA1000引腳功能如表1所示)，在此基礎(chǔ)上增加了很多新的功能。為了實(shí)現(xiàn)軟件兼容，SJA1000采用了兩種工作方式：BasicCAN方式(PCA82C200兼容方式)、PeliCAN方式(擴(kuò)展特性方式)。工作方式通過(guò)時(shí)鐘分頻寄存器中的CAN方式位來(lái)選擇。上電復(fù)位默認(rèn)工作方式是BasicCAN方式。BasicCAN和PeliCAN方式的區(qū)別如下：在PeliCAN方式下，SJA1000有一個(gè)重新設(shè)計(jì)的含很多新功能的寄存器組。SJA1000包含PCA82C200中的所有位，同時(shí)增加了

6、一些新的功能位。PeliCAN方式支持CAN2.0B協(xié)議規(guī)定的所有功能(29位的標(biāo)識(shí)符)。SJA1000的主要新功能如下：?標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)和擴(kuò)展結(jié)構(gòu)報(bào)文的接收和發(fā)送www.autoelectronics.eetchina.com?64字節(jié)的接收FIFO?標(biāo)準(zhǔn)和擴(kuò)展幀格式都具有單/雙接收濾波器含接收屏蔽和接收碼寄存器?可進(jìn)行讀/寫(xiě)訪問(wèn)的錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器?可編程的錯(cuò)誤報(bào)警限制?最近一次的錯(cuò)誤代碼寄存器?每一個(gè)CAN總線錯(cuò)誤都可以產(chǎn)生錯(cuò)誤中斷?具有丟失仲裁定位功能的丟失仲裁中斷?單發(fā)方式當(dāng)發(fā)生錯(cuò)誤或丟失仲裁時(shí)不重發(fā)?只聽(tīng)方式監(jiān)聽(tīng)CAN總線無(wú)應(yīng)答無(wú)錯(cuò)誤標(biāo)志?

7、支持熱插拔無(wú)干擾軟件驅(qū)動(dòng)位速率檢測(cè)?硬件禁止CLKOUT輸出表1：SJA1000引腳功能。www.autoelectronics.eetchina.comCAN總線系統(tǒng)智能節(jié)點(diǎn)硬件電路設(shè)計(jì)本文中所設(shè)計(jì)的CAN總線系統(tǒng)智能節(jié)點(diǎn)，采用89C51作為節(jié)點(diǎn)的微處理器，在CAN總線通信接口中，采用PHILIPS公司的SJA1000和82C250芯片。SJA1000是獨(dú)立CAN通信控制器，82C250為高性能CAN總線收發(fā)器。如圖1所示為CAN總線系統(tǒng)智能節(jié)點(diǎn)硬件電路原理圖。從圖中1可以看出，電路主要由四部分所構(gòu)成：微控制器89C51、獨(dú)立CAN通信

8、控制器SJA1000、CAN總線收發(fā)器82C250和高速光電耦合器6N137。微處理器89C51負(fù)責(zé)SJA1000的初始化，通過(guò)控制SJA1000實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送等通信任務(wù)。SJA1000