基于CAN總線的控制系統(tǒng)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上 微機應(yīng)用課程設(shè)計報告題 目:基于單片機的16*16點陣系統(tǒng)設(shè)計專 業(yè)： 班 級： 姓 名： 學(xué) 號: 地 點： 時 間： 指導(dǎo)老師： 專心-專注-專業(yè)摘 要八位智力競賽搶答器是一個可供八個參賽組進(jìn)行智力競賽的電氣裝置，該裝置由主體電路與擴展電路組成。優(yōu)先編碼電路、鎖存器、譯碼電路將參賽組的輸入信號在顯示器上輸出；用控制電路的主持人開關(guān)啟動報警電路，以上兩部分組成主體電路、通過定時電路和譯碼電路將秒脈沖產(chǎn)生的信號在顯示器上輸出實現(xiàn)計時功能，構(gòu)成擴展電路。本文詳細(xì)介紹了搶答器的設(shè)計方案、功能、及在設(shè)計過程中所做的改進(jìn)。關(guān)鍵字：搶答電器；定時電器；報警電器；時序電器目 錄

2、 4 1 緒 論本設(shè)計是以八路搶答器為基本理念。考慮到需設(shè)定限時回答的功能 利用89C51單片機及外接口實現(xiàn)的搶答器系統(tǒng)，利用單片機的定時器計時器實現(xiàn)定時和計數(shù)的功能，將軟硬件結(jié)合起來，使得系統(tǒng)能正常的進(jìn)行計時，同時使數(shù)碼管能夠正確的顯示時間。用開關(guān)鍵盤輸出，揚聲器發(fā)聲提示。同時系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)：在槍答中只有開始后搶答才有效，如果在開始搶答前搶答無效；滿時后系統(tǒng)計時自動復(fù)位，主控強制復(fù)位，按鍵鎖定，在這種狀態(tài)下，按鍵無效。1.1 搶答器的需求分析1. 在搶答器中，只有開始后搶答才有效，如果在開始搶答前搶答為無效。2搶答限定時間和回答問題的時間可是在1-99秒設(shè)定3可以顯示是哪位選手有效搶答，正確按

3、鍵后有蜂鳴器鳴叫提示。4搶答時間和回答問題時間倒計時顯示，時間完后系統(tǒng)自動復(fù)位。5按鍵鎖定，在有效狀態(tài)下，按鍵無效非法。 1.2 CAN總線的優(yōu)勢CAN是一種有效支持分布式控制或?qū)崟r控制的串行通信網(wǎng)絡(luò)。和目前許多RS-485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：1.2.1 網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點之間的數(shù)據(jù)通信實時性強首先，CAN控制器工作于多種方式，網(wǎng)絡(luò)中的各節(jié)點都可根據(jù)總線訪問優(yōu)先權(quán)（取決于報文標(biāo)識符）采用無損結(jié)構(gòu)的逐位仲裁的方式競爭向總線發(fā)送數(shù)據(jù)，且CAN協(xié)議廢除了站地址編碼，而代之以通信數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，這可使不同的節(jié)點同時接收到相同的數(shù)據(jù)，這些特點

4、使得CAN總線構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點之間的數(shù)據(jù)通信實時性強，并且容易構(gòu)成冗余結(jié)構(gòu)，提高系統(tǒng)的可靠性和系統(tǒng)的靈活性，而利用RS-485只能構(gòu)成主從結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，通信方式也只能以主站輪詢的方式進(jìn)行，系統(tǒng)的實時性、可靠性較差。1.2.2 縮短了開發(fā)周期CAN總線通過CAN接收器接口芯片82C250的兩個輸出端CANH和CANL與物理總線相連，而CANH端的狀態(tài)只能是高電平或懸浮狀態(tài)，CANL端只能是低電平或懸浮狀態(tài)。這就保證不會在出現(xiàn)在RS-485網(wǎng)絡(luò)中的現(xiàn)象，即當(dāng)系統(tǒng)有錯誤，出現(xiàn)多節(jié)點同時向總線發(fā)送數(shù)據(jù)時，導(dǎo)致總線呈現(xiàn)短路，從而損壞某些節(jié)點的現(xiàn)象，而且CAN節(jié)點在錯誤嚴(yán)重的情況下具有自動關(guān)閉輸出功能，以使總

5、線上其他節(jié)點的操作不受影響，從而保證不會出現(xiàn)顯現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)中，因個別節(jié)點出現(xiàn)問題，使得總線出于“鎖死”狀態(tài)，而且，CAN具有的完善的通信協(xié)議可由CAN控制器芯片及其接口芯片來實現(xiàn)，從而大大降低系統(tǒng)開發(fā)難度，縮短了開發(fā)周期，這些都是僅有電氣協(xié)議的RS-485所無法比擬的。1.2.3 已形成國際標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場總線另外，于其他現(xiàn)場總線相比較，CAN總線是具有通信速率高、容易實現(xiàn)、且性價比高等諸多特點的一種已形成國際標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場總線，這些也是目前CAN總線應(yīng)用于眾多領(lǐng)域，具有強勁的市場競爭力的重要原因。1.2.4 最有前途的現(xiàn)場總線之一CAN即控制器局域網(wǎng)絡(luò)，屬于工業(yè)現(xiàn)場總線的范疇，于一般的通信總線相比，CAN

6、總線的數(shù)據(jù)通信具有突出的可靠性、實時性和靈活性。由于其良好的性能及獨特設(shè)計，CAN總線越來越受到人們的重視。它在汽車領(lǐng)域上的應(yīng)用是最廣泛的，世界上一些著名的汽車制造廠商，如BENZ、PORSCHE、ROLLS-ROYCE等都采用了CAN總線來實現(xiàn)汽車內(nèi)部控制系統(tǒng)與各檢測和執(zhí)行機構(gòu)間的數(shù)據(jù)通信，同時，由于CAN總線本身的特點，其應(yīng)用范圍目前已不再局限于汽車行業(yè)，而向自動控制、航空航天、過程控制、機械工業(yè)、農(nóng)用機械、數(shù)控機床、醫(yī)療器械及傳感器等領(lǐng)域發(fā)展，CAN已經(jīng)形成國際標(biāo)準(zhǔn)，并已被公認(rèn)為幾種最有前途的現(xiàn)場總線之一，其典型的應(yīng)用協(xié)議有：SAEJ1939/ISO11783、CANOpen、CANae

7、rospace、DeviceNet、NMEA 2000等。2 硬件電路設(shè)計此控制系統(tǒng)主要有三個主要的模塊組成，第一步分為單片機模塊，第二部分為CAN總線控制器模塊，第三部分為通信和外圍接口，其主要分為輸出和輸入接口，使系統(tǒng)構(gòu)成一個閉環(huán)系統(tǒng)，從而實現(xiàn)所需要的控制功能。系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖如圖1示圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖2.1 單片機模塊圖2為系統(tǒng)單片機模塊的電路圖圖2 單片機模塊電路圖本系統(tǒng)單片機選擇的是STC89C52,是雙列直插式40引腳，其芯片引腳圖如圖2-4。STC89C52RC單片機是宏晶科技推出的新一代高速/低功耗/超強抗干擾的單片機，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051單片機，12時鐘/機器周期和6

8、時鐘/機器周期可以任意選擇。圖3 STC89C52的芯片引腳圖2.1.1 STC89C52主要特性如下： 1. 增強型 8051 單片機，6時鐘/機器周期和12時鐘/機器周期可以任意選擇，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051。2. 工作電壓：5.5V3.3V（5V單片機）/3.8V2.0V（3V單片機）。3. 工作頻率范圍：040MHz，相當(dāng)于普通8051的080MHz，實際工作頻率可達(dá)48MHz。4. 用戶應(yīng)用程序空間為8K字節(jié) 。5. 片上集成512字節(jié)RAM。6. 通用I/O口（32個）復(fù)位后為，P1/P2/P3/P4是準(zhǔn)雙向口/弱上拉，P0 口是漏極開路輸出，作為總線擴展用時，不用加上拉電阻，

9、作為I/O口用時，需加上 拉電阻。 7. ISP（在系統(tǒng)可編程）/IAP（在應(yīng)用可編程），無需專用編程器，無需專用仿真器，可通過串口（RxD/P3.0,TxD/P3.1）直接下載用戶程序，數(shù)秒即可完成一片。8.具有EEPROM功能。 9.具有看門狗功能。10.共3個16位定時器/計數(shù)器，即定時器T0、T1、T2。11.外部中斷4路，下降沿中斷或低電平觸發(fā)電路，Power Down模式可由外部中斷低電平觸發(fā)中斷方式喚醒。12.通用異步串行口（UART），還可用定時器軟件實現(xiàn)多個UART。 13.工作溫度范圍：-40+85（工業(yè)級）/075（商業(yè)級）。 14. PDIP封裝。 2.1.2 STC8

10、9C52RC單片機的工作模式掉電模式：典型功耗<0.1A,可由外部中斷喚醒，中斷返回后，繼續(xù)執(zhí)行原程序?？臻e模式：典型功耗2mA典型功耗。 正常工作模式：典型功耗4mA7mA典型功耗。 掉電模式可由外部中斷喚醒，適用于水表、氣表等電池供電系統(tǒng)及便攜設(shè)備。 STC89C52RC引腳功能說明：VCC（40引腳）：電源電壓；VSS（20引腳）：接地。 P0端口（P0.0P0.7，3932引腳）：P0口是一個漏極開路的8位雙向I/O口。作為輸出端口，每個引腳能驅(qū)動8個TTL負(fù)載，對端口P0寫入每個引腳能驅(qū)動寫入“1”時，可以作為高阻抗輸入。 P1端口（P1.0P1.7，18引腳）：P1口是一個帶

11、內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口。P1的輸出緩沖器可驅(qū)動（吸收或者輸出電流方式）4個TTL輸入。對端口寫入1時，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這是可用作輸入口。 P2端口（P2.0P2.7，2128引腳）：P2口是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O 端口。對端口寫入1時，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，這時可用作輸入口。 P2 作為輸入口使用時，因為有內(nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號拉低的引腳會 輸出一個電流。 P3 端口（P3.0P3.7，1017 引腳） ：P3 是一個帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向I/O端口。P3的輸出緩沖器可驅(qū)動（吸收或輸出電流方式）4個TTL輸入。對端口寫入1時，

12、通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這時可用作輸入口。P3做輸入口使用時，因為有內(nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號拉低的引腳會輸入一個電流。 RST（9引腳）：復(fù)位輸入。當(dāng)輸入連續(xù)兩個機器周期以上高電平時為有效，用來完成單片機的復(fù)位初始化操作。 ALE/ROG（30引腳）地址鎖存控制信號：（ALE）是訪問外部程序存儲器時，鎖存低8位地址的輸出脈沖。在Flash編程時，此引腳（ROG）也用作編程輸入脈沖。在一般情況下，ALE以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖，可用來作為外部定時器或時鐘使用。然而，特別強調(diào)，在每次訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，ALE脈沖將會跳過。如果需要，通過將地址位8EH的SFR的第0位置“

13、1”，ALE操作將無效。 外部程序存儲器選通信號（SEN）是外部程序存儲器選SEN（29引腳）：當(dāng) AT89C51RC從外部程序存儲器執(zhí)行外部代碼時，SEN在每個機器周期被激活兩次，而訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，SEN將不被激活。A/VPP（31引腳）訪問外部程序存儲器控制信號：為使能從0000H到FFFFH的外部程序存儲器讀取指令，A必須接 GND。注意加密方式1時，A將內(nèi)部鎖定位RESET。為了執(zhí)行內(nèi)部程序指令，A應(yīng)該接VCC。在 Flash編程期間，A也接收12伏VPP電壓。XTAL1（19引腳）：振蕩器反相放大器和內(nèi)部時鐘發(fā)生電路的輸入端。XTAL2（18引腳）：振蕩器反相放大器的輸入端。2

14、.2 CAN總線控制器模塊CAN總線控制部分的電路圖如下所示：圖4 CAN總線部分電路圖2.2.1 SJA1000簡介本系統(tǒng)選擇的CAN控制芯片是SJA1000，它是Philips半導(dǎo)體公司PCA82C200 CAN 控制（BasicCAN）的替代產(chǎn)品，而且它增加了一種新的操作模式PeliCAN，這種模式支持具有很多新特性的CAN 2.0B協(xié)議。其引腳圖及內(nèi)部功能塊圖分別如圖5和圖6。管腳定義見表1。圖5 SJA1000芯片引腳圖圖6 SJA1000芯片內(nèi)部引腳圖表1管腳定義符號引腳說明AD7-AD02,1,28-23多路地址、數(shù)據(jù)總線ALE/AS3ALE輸入信號（Intel模式）AS輸入信號

15、（Motorola模式）/CS4片選輸入，低電平允許訪問SJA1000（/RD）/E5微控制器的/RD信號（Intel模式）或E使能信號（Motorola模式）/WR6微控制器的/WR信號（Intel模式）或/RD（/WR）信號（Motorola模式）CLKOUT7SJA1000產(chǎn)生的提供給微控制器的時鐘輸出信號，時鐘信號來源與內(nèi)部振蕩器且通過編程驅(qū)動；時鐘控制器寄存器的時鐘關(guān)閉位可禁止該引腳Vss18接地XTAL1 9輸入到振蕩器放大電路；外部振蕩信號由此輸入XTAL210振蕩放大電路輸出；使用外部振蕩信號左開路輸出MODE11模式選擇輸入1=Intel模式 0=Motorola模式VDD3

16、12輸出驅(qū)動的5V電壓源TX013從CAN輸出驅(qū)動器0輸出到物理線路上TX114從CAN輸出驅(qū)動器1輸出到物理線路上Vss315輸出驅(qū)動器接地/INT16中斷輸出，用于中斷微控制器：/INT在內(nèi)部中斷寄存器各位都被置位時低電平有效；/INT是開漏輸出，且與系統(tǒng)中的其他/INT是線或的；此引腳上的低電平可以把IC從睡眠模式中激活/RST17復(fù)位輸入，用于復(fù)位CAN接口（地低電平有效）；把/RST引腳通過電容 連到Vss，通過電阻連到VDD可自動上電復(fù)位VDD218輸入比較器的5V電壓源RX0RX119,20從物理的CAN總線輸入到SJA1000的輸入到SJA1000的輸入比較器；支配（控制）電平

17、將會喚醒SJA1000的睡眠模式；如果RX1比RX0的電平高，就讀支配（控制）電平，反之讀弱勢電平；如果時鐘分頻寄存器的CBP位被置位，就旁路CAN輸入比較器以減少內(nèi)部延時；這種情況下只有RX0是激活的，弱勢電平被認(rèn)為是高而支配電平被認(rèn)為是低Vss221輸入比較器的接地端VDD122邏輯電路的5V電壓源SJA1000控制器中的各個控制塊的功能主要有：1.接口管理邏輯（IML）接口管理邏輯解釋來自CPU的命令，控制CAN寄存器的尋址，向主控制器提供中斷信息和狀態(tài)信息。2.發(fā)送緩沖器（TXB）發(fā)送緩沖器是CPU和位流處理器BSP之間的接口，能夠存儲發(fā)送到CAN網(wǎng)絡(luò)上的完整信息，緩沖器長13個字節(jié)，

18、由CPU寫入BSP讀出。3.接收緩沖器（RXB，RXFIFO）解釋緩沖器是驗收濾波器和CPU之間的接口，用來存儲從CAN總線上接收到的信息，接收緩沖器（RXB13個字節(jié)）作為接收FIFO（RXFIFO長64字節(jié)）的一個窗口可被CPU訪問，CPU在此FIFO的支持下可以再處理信息的時候接收其他信息。4.驗收濾波器（ACF）驗收濾波器把它其中的數(shù)據(jù)和接收的識別碼的內(nèi)容相比較，以決定是否接收信息，在純粹的接收測試中所有的信息都保存在RXFIFO。5.位流處理器（BSP）位流處理器是一個在發(fā)送緩沖器（RXFIFO）和CAN總線之間控制數(shù)據(jù)的程序裝置，它還在CAN總線上執(zhí)行錯誤檢測仲裁填充和錯誤處理。6

19、.位時序邏輯（BTL）位時序邏輯監(jiān)視串口的CAN總線和處理與總線有關(guān)的位時序，它在信息開頭“弱勢-支配”的總線傳輸同步CAN總線位流（硬同步），接收信息時再次同步下一次傳送（軟同步）。BTL還提供可編程的時間段來補償傳播延遲時間、相位轉(zhuǎn)換和定義采樣點和一位時間內(nèi)的采樣次數(shù)。7.錯誤管理邏輯（EML）EML負(fù)責(zé)傳送模塊的錯誤管制。它接收BSP的出錯報告通知BSP和IML進(jìn)行錯誤統(tǒng)計。2.2.2 PCA82C250簡介 PCA82C50是CAN協(xié)議控制器和物理總線間的接口，它主要是為汽車中高速通訊（高達(dá)1Mbps）應(yīng)用而設(shè)計。該器件對總線提供差動發(fā)送能力，對CAN控制器提供差動接收能力，完全符合“

20、ISO11898”標(biāo)準(zhǔn)。2.2.2.1 PCA82C250的特性l 完全符合“ISO11898”標(biāo)準(zhǔn)l 高速率（最高達(dá)1Mbps）l 具有抗汽車環(huán)境中的瞬間干擾，保護(hù)總線能力l 斜率控制，降低射頻干擾（RFI）l 差分接收器，抗寬范圍的共模干擾，抗電磁干擾（EMI）l 熱保護(hù)l 防止電池和地之間的發(fā)送短路l 低電流待機模式l 未上電的節(jié)點對總線無影響l 可連接110個節(jié)點PCA82C50的內(nèi)部結(jié)構(gòu)方框圖如圖7示。圖7 PCA82C50內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖PCA82C250的封裝形式及引腳配置如圖8示，封裝形式為DIP8，表中列出了其各引腳的功能。表2 PAC82C250引腳功能符號管腳功能描述TXD1發(fā)

21、送數(shù)據(jù)輸入GND2地VCC3電源電壓RXD4接收數(shù)據(jù)輸出Vref5參考電壓輸出CANL6低電平CAN電壓輸入/輸出CANH7高電平CAN電壓輸入/輸出Rs8斜率電阻輸入圖8 PCA82C250芯片引腳PCA82C250的主要功能有：首先，82C250驅(qū)動電路內(nèi)部具有限流電路，可以防止輸出級對電源、地或負(fù)載短路，雖然在這種故障條件出現(xiàn)時功耗增加，但不致使輸出級破壞。其次，82C250采用雙線差動驅(qū)動，有助于抑制惡劣環(huán)境下的瞬變干擾。引腳Rs可用于選擇三種不同的工作方式：高速、斜率控制和待機。在高速工作方式下，發(fā)送器輸出晶體管以盡可能快的速度啟閉。在這種方式下，不采用任何措施限制上升和下降斜率，此

22、時，建議使用屏蔽電纜以避免射頻干擾問題。通過將引腳8接地可選擇高速方式，對于較低速度或較短總線長度，可用非屏蔽雙絞線或平行線作總線。為降低射頻干擾，應(yīng)限制上升和下降斜率，上升和下降斜率可通過由引腳8至地連接的電阻進(jìn)行控制，斜率正比于引腳8上的電流輸出，若腳8接高電平，則電路進(jìn)入低電平待機方式，在這種方式下，發(fā)送器被關(guān)閉，而接收器轉(zhuǎn)至低電流，若檢測到顯性位，RXD將轉(zhuǎn)至低電平，位控制器應(yīng)通過引腳8將發(fā)送器變?yōu)檎７绞阶鳛閷Υ藯l件作出的反應(yīng)，由于在待機方式下，接收器是慢速的，因此第一個報文將被丟失。對于CAN控制器及帶有CAN總線接口的器件，82C250并不是必須使用的器件，因為多數(shù)CAN控制器均

23、具有配置靈魂的收發(fā)器件，并允許總線故障，只是驅(qū)動能力只允許20-30個節(jié)點連接在一條總線上，而82C250支持多達(dá)110個節(jié)點，并能以1Mbps的速率工作于惡劣電氣環(huán)境下，利用82C250還可方便地在CAN控制器與收發(fā)之間建立光電隔離，以實現(xiàn)總線上各個節(jié)點之間的電氣隔離。CAN節(jié)點的硬件電路設(shè)計主要是CAN總線通信控制器與微處理器之間的接口電路，以及CAN總線收發(fā)器與物流總線之間的接口電路設(shè)計。CAN通信控制器是接口電路的核心，它主要完成CAN總線的通信協(xié)議，而CAN總線收發(fā)器的功能則是增大通信距離，保護(hù)系統(tǒng)不受干擾。2.2.2.2 CAN總線設(shè)計需要注意的幾點1.物理總線兩端的終端電阻RT要

24、匹配，否則CAN總線數(shù)據(jù)通信的抗干擾性及可靠性會大大的降低；2. PCA82C250為CAN總線通信控制器與物理總線之間的接口，它可以提供向總線的差動發(fā)送能力和CAN控制器的差動接收能力，TXD和RXD引腳分別發(fā)送經(jīng)過驅(qū)動后的發(fā)送和接收信號，引腳8（RS）可以選擇2種不同的工作方式：當(dāng)與地相連，則系統(tǒng)將處于高速工作方式，在這種方式下，為避免干擾，最好使用屏蔽電纜作為總線，而在低波特率且總線較短時，一般采用斜率控制方式，上升及下降的斜率取決于RS的阻值，而RS的取值一般在1K140K較為理想，在這種方式下可以采用雙絞線作為總線的物理介質(zhì)。本系統(tǒng)采用的就是這種方式，RS采用的是47K的電阻。3.

25、SJA1000的TX1腳懸空，RX1引腳的電平必須維持在約0.5VCC以上，否則不能形成CAN協(xié)議要求的電平邏輯。4.把STC89C52的X2引腳接SJA1000的外部振蕩輸入引腳XTAL1，這樣就解決時鐘同步的問題。將SJA1000的/INT與STC89C52的INT0相連，這樣STC89C52和SJA1000就通過中斷方式來進(jìn)行通信。在實際的應(yīng)用中，CAN總線大都用在如汽車和工業(yè)現(xiàn)場控制等的環(huán)境中，環(huán)境對電路的影響很大，所以為減少這些干擾，在設(shè)計CAN總線的節(jié)點時，通常在電路中使用高速光藕，如6N137等，使SJA1000的TX0與RX0不直接與82C520的TXD和RXD相連，而是通過高

26、速光耦與82C520相連，這樣就能很好地實現(xiàn)總線上各CAN節(jié)點間的電氣隔離。同時還必須指出的是，光耦部分所采用的兩個電源VCC和VDD必須完全隔離，否則光耦就失去了意義，即無法達(dá)到隔離的目的。2.3 通信模塊和外圍接口2.3.1 通信模塊系統(tǒng)通信模塊主要是采用串行通信，所用的芯片是MAX232，圖2-9系統(tǒng)通信模塊的電路圖圖9通信模塊電路圖MAX232芯片是美信公司專門RS-232標(biāo)準(zhǔn)串口設(shè)計的單電源電平轉(zhuǎn)換芯片，使用+5V單電源供電。它一共有16個引腳，主要分為三個部分：第一部分是電荷泵電路。有1、2、3、4、5、6腳和4個電容構(gòu)成，功能是產(chǎn)生+12V和-12V兩個電源，提供RS-232串口

27、電平的需要；第二部分是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通道，由7、8、9、10、11、12、13、14腳構(gòu)成兩個數(shù)據(jù)通道，其中13腳（R1IN）、12腳（R1OUT）、11腳（T1IN）、14腳（T1OUT）為第一數(shù)據(jù)通道，8腳（R2IN）、9腳（R2OUT）、10腳（T2IN）、7腳（T2OUT）為第二數(shù)據(jù)通道。TTL/CMOS數(shù)據(jù)從T1IN、T2IN輸入轉(zhuǎn)換成RS-232數(shù)據(jù)從T1OUT、T2OUT送到電腦DB9插頭，DB9插頭的RS-232數(shù)據(jù)從R1IN、R2IN輸入轉(zhuǎn)換成TTL/CMOS數(shù)據(jù)后從R1OUT、R2OUT輸出；第三部分是供電，15腳（GND）、16腳（VCC）。2.3.2 外圍接口整個系統(tǒng)要實現(xiàn)各

28、種功能就必須要和外圍的各種傳感器、控制器連接，而要實現(xiàn)這個功能就需要系統(tǒng)上的這個外圍接口單元，圖10統(tǒng)的外圍接口單元：圖10 外圍接口單元圖2-11中的JX為系統(tǒng)的輸出接口，連接系統(tǒng)外的傳感器，主要是用來輸出數(shù)據(jù)，而KZ是輸入接口，當(dāng)連接好外圍的設(shè)備時，就可以構(gòu)成一個閉環(huán)系統(tǒng)，從而來實現(xiàn)所希望控制的東西。就拿路燈控制來說，當(dāng)光照很弱時，通過一個傳感器把這個信號有KZ傳到單片機內(nèi)，由單片機原先寫好的軟件來分析，從而產(chǎn)生一個輸出信號有JX傳到路燈上的控制器中使路燈亮或滅，從而實現(xiàn)路燈控制的功能。3 CAN總線控制系統(tǒng)軟件設(shè)計CAN節(jié)點的初始化程序的主要任務(wù)是對總線通信控制器SJA1000進(jìn)行合適的

29、配置，以滿足系統(tǒng)的運行要求。SJA1000有兩種工作模式：Basic-CAN 和Peli-CAN,SJA1000 上電后首先進(jìn)入的是Basic-CAN模式，而Peli-CAN支持CAN-2.0B規(guī)范。3.1 初始化程序?qū)JA1000的初始化程序的流程圖如下圖所示，SJA1000的初始化主要是對時鐘分頻器、中斷使能寄存器、驗收代碼寄存器和接收屏蔽寄存器、總線定時器輸出控制器等進(jìn)行配置，它關(guān)系著能否成功進(jìn)行通信的問題，如果配置不當(dāng)?shù)脑?，很可能CAN總線不能正常運行。圖11初始化流程圖初始化程序如下：void SJA1000_init(void)CS=0; /片選SJA1000EA=0； /關(guān)閉中

30、斷while (ModeCountReg&RM_RR_Bit)=ClrByte)ModeControlReg-0x01;ClockDivideReg=0xc8;InterruptEnReg-0x03;AcceptCode0Reg=#;AccepCode1Reg=#;AccepCode2Reg=#;AccepCode3Reg=#;AcceptMask0Reg=#;AcceptMask1Reg=#;AccepyMask2Reg=#;AcceptMask3Reg=#;BusTiming0Reg=#;BusTiming1Reg=#;OutControlReg=#;RxBufstartAdr=0

31、;do(modeControlReg=0x08)while(ModeControlReg&0x01)!=0x00);EA=1；各個寄存器的值則可以根據(jù)實際需要作合理的配置，需要指出的是，CAN總線上節(jié)點的波特率設(shè)置都必須相同，否則將引起通信失敗。系統(tǒng)節(jié)點通信波特率是由總線定時寄存器0、總線定時寄存器1和系統(tǒng)的晶振頻率所決定的，其計算方法如下：總線定時寄存器0決定了波特率預(yù)設(shè)值（BRP）和同步跳轉(zhuǎn)寬度（SJW）值，它各個位的功能如下表所示：表3 SJA1000總線定時寄存器各位的功能BIT7BIT6BIT5BIT4BIT3BIT2BIT1BIT0SJW.1SJW.0BRP.5BRP.4B

32、RP.3BRP.2BRP.1BRP.0總線定時寄存器1則定義了每個位周期的長度、采樣點的位置和在每個采樣點的采樣數(shù)目，總線定時寄存器1各位的功能如下表所示表4 SJA1000總線定時寄存器各位的功能BIT7BIT6BIT5BIT4BIT3BIT2BIT1BITSAMTESG2.2TESG2.1TESG2.0TESG1.3TESG1.2TESG1.1TESG1.0CAN總線比特率的確定方法見附錄一。3.2 數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送功能完成對CAN節(jié)點的初始化后，便可通過CAN的通信控制器SJA1000向物理總線發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。這一過程微處理器和總線通信控制器SJA1000之間的通訊是通過中斷方式來實現(xiàn)的

33、，也就是說，當(dāng)SJA1000把前面寫入緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)發(fā)送完以后，亦會通過中斷方式告知CPU數(shù)據(jù)已經(jīng)發(fā)送完，發(fā)送緩沖器已空，可以寫入其他的數(shù)據(jù)，CPU就是通過中斷服務(wù)程序?qū)JA1000的中斷請求作出相應(yīng)的響應(yīng)的。3.2.1 發(fā)送數(shù)據(jù)本文中CAN總線節(jié)點所采用的通信控制器是SJA1000，因此有必要對SJA1000發(fā)送和接收報文的格式作一些介紹。SJA1000的發(fā)送緩沖器的幀格式如圖所示： 表5 標(biāo)準(zhǔn)幀格式 表6 擴展幀格式16TX幀信息17TX識別碼118TX識別碼219TX識別碼320TX識別碼421TX數(shù)據(jù)字節(jié)122TX數(shù)據(jù)字節(jié)223TX數(shù)據(jù)字節(jié)324TX數(shù)據(jù)字節(jié)425TX數(shù)據(jù)字節(jié)526TX

34、數(shù)據(jù)字節(jié)627TX數(shù)據(jù)字節(jié)728TX數(shù)據(jù)字節(jié)816TX幀信息17TX識別碼118TX識別碼219TX數(shù)據(jù)字節(jié)120TX數(shù)據(jù)字節(jié)2 21TX數(shù)據(jù)字節(jié)322TX數(shù)據(jù)字節(jié)423TX數(shù)據(jù)字節(jié)524TX數(shù)據(jù)字節(jié)625TX數(shù)據(jù)字節(jié)726TX數(shù)據(jù)字節(jié)827未使用28未使用由此可見，發(fā)送緩沖器被分成描述符區(qū)和數(shù)據(jù)區(qū)，描述符區(qū)的第一個字節(jié)是幀信息字節(jié)，它說明了幀格式（標(biāo)準(zhǔn)幀或擴展幀）、遠(yuǎn)程或數(shù)據(jù)幀和數(shù)據(jù)長度。本設(shè)計中幀格式采用的是擴展幀格式（EFF），因為SJA1000的工作模式我們采用的是PeliCAN工作模式，擴展幀與標(biāo)準(zhǔn)幀的主要區(qū)別是，擴展幀使用4個字節(jié)作為數(shù)據(jù)的識別碼，而標(biāo)準(zhǔn)幀則只用2個字節(jié)。擴展幀對應(yīng)

35、的發(fā)送緩沖器中的描述符區(qū)的位的配置如下表所示，描述符的值越小，則該幀的優(yōu)先級越高。表7 TX幀信息（EFF）BIT7BIT6BIT5BIT4BIT3BIT2BIT1BIT0FFRTRXXDLC.3DLC.2DLC.1DLC.0表8 TX識別碼1（EFF）BIT7BIT6BIT5BIT4BIT3BIT2BIT1BIT0ID.28ID.27ID.26ID.25ID.24ID.23ID.22ID.21表9 TX識別碼2（EFF）BIT7BIT6BIT5BIT4BIT3BIT2BIT1BIT0ID.20ID.19ID.18ID.17ID.16ID.15ID.14ID.13表10 TX識別碼3（EFF）

36、BIT7BIT6BIT5BIT4BIT3BIT2BIT1BIT0ID.12ID.11ID.10ID.9ID.8ID.7ID.6ID.5表11 TX識別碼4（EFF）BIT7BIT6BIT5BIT4BIT3BIT2BIT1BIT0ID.4ID.4ID.3ID.2ID.1ID.0XX在發(fā)送幀的幀信息中，幀格式（FF）和遠(yuǎn)程幀發(fā)送請求位（RTR）的值如下表所示，而DLC則代表了數(shù)據(jù)字節(jié)的長度，其范圍為0-8表12 幀格式請求位值定義發(fā)送數(shù)據(jù)時用戶只需將要發(fā)送的數(shù)據(jù)按照CAN控制器SJA1000所規(guī)定的格式組合成一幀報文，送入控制器的發(fā)送緩沖區(qū)，然后啟動SJA1000發(fā)送就可以實現(xiàn)，但在將報文發(fā)送到緩

37、沖區(qū)之前，應(yīng)作一些判斷，下圖給出了發(fā)送子程序的程序流程：圖12 程序流程圖發(fā)送子程序：void SJA1000_SendMessage(unsigned char *Msg_ptr,int length)int i;while(statusreg&0x01);while(StatusReg&0x08)=0x00);if(statusreg&0x04)=0x00);elsefor(i=0;i<length;i+)XBYTE0x7010+i=*msg_ptr;msg_ptr+; commandreg=0x01;3.2.2 接收數(shù)據(jù)接收數(shù)據(jù)較之發(fā)送數(shù)據(jù)要復(fù)雜一些，因為在處理接收報文的過程中，要對如總線脫離、錯誤報警等情況作出處理。SJA1000對于報文的接收可采用兩種方式，即中斷接收方式和查詢接收方式。接收數(shù)據(jù)的程序流程圖如圖13所示：接收子程序：temp_status=statusreg;if(temp_status&0xc3)=0x00) break; else if(temp_status&0x80)=0x00) if(temp_int&0x80)=0x00) while(statusreg&0x01) temp=XBYTE0x7010;if(temp&0