can總線通信接口及程序設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　機(jī)電工程學(xué)院</b></p><p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書</b></p><p>　　設(shè)計(jì)題目: CAN總線通信接口及程序設(shè)計(jì) </p><p>　　2012 年 5 月 21 日</p&g

2、t;<p><b>　　目 次</b></p><p>　　1 CAN總線介紹</p><p>　　1.1 CAN總線的發(fā)展背景</p><p>　　隨著汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，需要一種更利于信息數(shù)據(jù)傳輸交換的通信協(xié)議。汽車中的各種電子控制系統(tǒng)需要較高的技術(shù)支持，而隨著汽車的發(fā)展，汽車是否安全、是否便利、成本是否低、是否舒適都已成

3、為人們首要考慮的事情。但是傳統(tǒng)的汽車控制技術(shù)已不足以滿足人們?cè)絹碓礁叩囊?，也已不適以汽車的發(fā)展方向。20世紀(jì)80年代，德國(guó)Bosch公司著手研究用于汽車產(chǎn)業(yè)的新的通信協(xié)議及控制方法，并首先提出了CAN總線控制系統(tǒng)。這一嶄新的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議使得汽車產(chǎn)業(yè)得到了飛速的發(fā)展。</p><p>　　CAN總線最明顯的特點(diǎn)是最大程度地減少了汽車控制系統(tǒng)中的線束的數(shù)量及長(zhǎng)度，另外還大大提高了系統(tǒng)控制的可靠性和穩(wěn)定性。在沒有CAN總

4、線協(xié)議之前，一輛汽車中用于各種控制通信的線束的總長(zhǎng)度達(dá)3公里之長(zhǎng)，嚴(yán)重影響了汽車的通信速度和通信精度。并且還使汽車的整體結(jié)構(gòu)繁冗復(fù)雜，可靠性低，成本高，難以維護(hù)。因此CAN總線的出現(xiàn)無疑具有重大的意義和作用。作為一種新的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，CAN總線不僅減少了汽車中線束的長(zhǎng)度，還提高了汽車的整體性能，極大的促進(jìn)了汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。</p><p>　　CAN總線剛被提出的時(shí)候，僅僅應(yīng)用于汽車產(chǎn)業(yè)上，但CAN總線通信協(xié)議的

5、性能和可靠性經(jīng)過多年的檢驗(yàn)，已被應(yīng)用于越來越多的產(chǎn)業(yè)，比如航空、船舶、機(jī)床等產(chǎn)業(yè)設(shè)備方面。僅僅二十多年的發(fā)展，CAN總線便已成為自動(dòng)化領(lǐng)域技術(shù)的潮流。</p><p>　　CAN總線是串行通信網(wǎng)絡(luò)。傳統(tǒng)運(yùn)用的是基于R線構(gòu)建分布式控制系統(tǒng)，這種傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)是基于通信節(jié)點(diǎn)的地址編碼的，因此其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，直接導(dǎo)致系統(tǒng)的通信效率不高，并且控制的可靠性能低。CAN總線通過每個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，每個(gè)節(jié)點(diǎn)可以互相收發(fā)數(shù)據(jù)，

6、CAN總線協(xié)議對(duì)通信數(shù)據(jù)編碼，不對(duì)節(jié)點(diǎn)地址編碼，使各個(gè)節(jié)點(diǎn)可以同時(shí)接收到相同的數(shù)據(jù)，大大增強(qiáng)了數(shù)據(jù)通信的實(shí)時(shí)控制及傳輸性能。另一方面CAN總線使用起來非常方便。CAN總線的結(jié)構(gòu)十分簡(jiǎn)單，僅有2根線（CANH和CANL）和外部設(shè)備相連，但CAN總線的內(nèi)部卻有非常復(fù)雜和智能的通信模塊，可以方便快捷準(zhǔn)確無誤的進(jìn)行數(shù)據(jù)的自由通信。</p><p>　　1.2 CAN總線的通信層介紹</p><p&g

7、t;　　CAN總線是串行通信協(xié)議，可以實(shí)現(xiàn)各個(gè)節(jié)點(diǎn)在數(shù)據(jù)傳輸時(shí)的自由通信及互不影響，因此CAN總線應(yīng)具有標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議，這樣可以使CAN總線更加方便的應(yīng)用于控制系統(tǒng)中。為了實(shí)現(xiàn)這樣的設(shè)計(jì)理念，根據(jù)ISO/OSI參考模型，CAN總線包含ISO/OSI參考模型中的數(shù)據(jù)鏈路層（Data Link Layer）和物理層（Physical Layer）。</p><p><b>　?。?）數(shù)據(jù)鏈路層</b&

8、gt;</p><p>　　數(shù)據(jù)鏈路層連接硬件和軟件的結(jié)合層，主要作用是通過各種數(shù)據(jù)協(xié)議而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。CAN總線中的數(shù)據(jù)鏈路層又可以分為兩個(gè)子層：邏輯鏈路控制子層（LLC）和介質(zhì)方向控制子層（MAC）。邏輯鏈路控制子層是數(shù)據(jù)鏈路層的核心層，它為遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的傳輸提供服務(wù)，控制數(shù)據(jù)的邏輯傳輸。</p><p><b>　?。ǎ玻┪锢韺?lt;/b></p>&l

9、t;p>　　物理層是OSI參考模型中的最底層，主要作用是規(guī)定節(jié)點(diǎn)電氣方面的特征。為了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的自由收發(fā)，在同一網(wǎng)絡(luò)中的物理層應(yīng)該是處處一樣的。</p><p>　　1.3 CAN總線報(bào)文幀格式</p><p>　　CAN總線上的數(shù)據(jù)信息都是以報(bào)文的形式發(fā)送的。報(bào)文的格式并不唯一，而是有幾種不同的格式，但是報(bào)文的長(zhǎng)度卻受到電氣及內(nèi)部控制的限制。CAN總線的報(bào)文傳輸也就是幀的傳輸，幀是

10、CAN總線傳送數(shù)據(jù)單位。幀也有不同的格式，主要區(qū)別在于標(biāo)識(shí)符長(zhǎng)度不同。在CAN2.0A協(xié)議下幀具有11位標(biāo)識(shí)符，叫作標(biāo)準(zhǔn)幀；而在最新的CAN2.0B協(xié)議下具有29位標(biāo)識(shí)符的幀叫作擴(kuò)展幀。</p><p>　　為了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸和控制，CAN總線報(bào)文傳輸具有4種不同類型的幀結(jié)構(gòu)：數(shù)據(jù)幀、遠(yuǎn)程幀、錯(cuò)誤幀、過載幀。其中數(shù)據(jù)幀的結(jié)構(gòu)圖如圖1-1所示。</p><p>　　詳細(xì)的CAN總線報(bào)文幀結(jié)構(gòu)

11、可以參閱參考資料［6］．</p><p>　　1.4 CAN總線的優(yōu)勢(shì)</p><p>　　CAN總線已經(jīng)成為現(xiàn)在控制領(lǐng)域最流行的控制方案，只所以從CAN總線誕生以來僅僅二十年間便已成為公認(rèn)的最好的工業(yè)生產(chǎn)控制方案，是因?yàn)镃AN總線相比其他控制總線在通信能力和速度方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)。雖然現(xiàn)在還有很多基于R線組建的工業(yè)控制系統(tǒng)，但它不具備CAN總線的諸多優(yōu)點(diǎn)。相比于其他的控制系統(tǒng)，CAN的

12、優(yōu)勢(shì)在于：（1）CAN總線是多主工作方式，CAN總線舍棄了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)中站地址編碼方法，而是對(duì)通信的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，也就是說，CAN總線的節(jié)點(diǎn)是根據(jù)傳輸數(shù)據(jù)信息確定是否接收數(shù)據(jù)。這樣可以簡(jiǎn)化控制系統(tǒng)。從面增強(qiáng)了CAN總線網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信能力，也提高了系統(tǒng)的可靠性。（2）CAN總線的多個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)向總線上發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，不會(huì)致使總線出現(xiàn)短路現(xiàn)象。因?yàn)镃AN總線是通過CAN收發(fā)器芯片的兩個(gè)輸出端CANH和CANL和物理總線連在一起的，但CANH端只能

13、是高電平或者懸空狀態(tài)，CANL只能是低電平或者懸空狀態(tài)。這樣就使CAN節(jié)點(diǎn)同時(shí)向總線發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，不會(huì)短路。另外，CAN總線還有節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)嚴(yán)重錯(cuò)誤時(shí)自動(dòng)關(guān)閉節(jié)點(diǎn)功能，以免其他節(jié)點(diǎn)受到影響。</p><p>　　2 CAN總線通信芯片簡(jiǎn)述</p><p>　　2.1 CAN總線控制器SJA1000簡(jiǎn)介</p><p>　　CAN總線只有OSI參考模式中的數(shù)據(jù)鏈路層和物

14、理層，但要實(shí)現(xiàn)這兩層的功能，必須制定相應(yīng)的協(xié)議和控制規(guī)則。通過CAN總線控制器可以實(shí)現(xiàn)對(duì)CAN總線的控制及數(shù)據(jù)通信。CAN總線控制器是一塊可編程的芯片，它與微處理器相接。通過對(duì)CAN總線控制器的編程，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的通信?，F(xiàn)在有許多類型的CAN控制器芯片，但工業(yè)上的控制系統(tǒng)最常用的還是SJA1000 CAN控制器，下面簡(jiǎn)要介紹SJA1000 CAN控制器。</p><p>　　SJA1000是Philips半導(dǎo)體公司研

15、發(fā)的一種新型的CAN控制器，也是該公司PCA82C200 CAN控制器的替代產(chǎn)品。SJA1000中還加入了一種新的操作模式，PeliCAN模式，相比于此前的BasicCAN模式，這種模式支持最新的CAN2.0B協(xié)議。為了使SJA1000兼容于PCA82C200芯片，SJA1000和PCA82C200相兼容，即SJA1000 CAN控制器既有BasicCAN模式也有PeliCAN模式。</p><p>　　SJA1

16、000的基本特性有：擴(kuò)展的64字節(jié)接收緩沖器、同時(shí)支持CAN2.0A和CAN2.0B協(xié)議、同時(shí)支持11位和29位標(biāo)識(shí)碼、通信速率可以達(dá)到1Mbps。另外，PeliCAN模式下還有一些新的功能，如擴(kuò)展到8個(gè)字節(jié)的驗(yàn)收濾波器、自檢測(cè)等功能。</p><p>　　對(duì)于SJA1000工作在BasicCAN模式還是工作在PeliCAN模式，即工作方式的選擇是由時(shí)鐘分頻寄存器（CDR）中的CAN模式位控制的。通電默認(rèn)的工作方

17、式是BAsicCAN模式。</p><p>　　驗(yàn)收濾波器（Acceptance Filter）是SJA1000中的核心寄存器，利用它，可以接收到預(yù)定中的數(shù)據(jù)。驗(yàn)收濾波器又分為驗(yàn)收代碼寄存器（ACR）和驗(yàn)收屏蔽寄存器（AMR）。SJA1000中有４個(gè)ACR（ACR0、ACR1、ACR2、ACR3）和４個(gè)AMR（AMR0、AMR1、AMR2、AMR3）。標(biāo)識(shí)符也由原來的11位擴(kuò)展到29位，而濾波方式也有兩種，單濾波

18、模式和雙濾波模式（由模式寄存器中的AFM位決定）。需要接收的報(bào)文的標(biāo)識(shí)符存于驗(yàn)收代碼寄存器中，相應(yīng)的屏蔽位存放在驗(yàn)收屏蔽寄存器中。只有在發(fā)送的報(bào)文的標(biāo)識(shí)符與節(jié)點(diǎn)的標(biāo)識(shí)符和AMR的相應(yīng)位一致的情況下，節(jié)點(diǎn)才會(huì)接收?qǐng)?bào)文。下面主要介紹雙濾波模式下擴(kuò)展幀格式的驗(yàn)收濾波器的設(shè)置。</p><p>　　雙濾波模式，顧名思義，就是有兩個(gè)濾波器，濾波器1由ACR0、ACR1和AMR0、AMR1組成；濾波器2由ACR2、ACR3和

19、AMR2、AMR3組成。接收?qǐng)?bào)文時(shí)報(bào)文中的標(biāo)識(shí)符信息要與兩個(gè)濾波器中的值比較，但并不是兩個(gè)濾波器都必須通過才接收?qǐng)?bào)文，而是只要有一個(gè)濾波器通過驗(yàn)收就可以接收?qǐng)?bào)文了。</p><p>　　2.3 PCA82C250 CAN收發(fā)器介紹</p><p>　　CAN總線收發(fā)器是CAN控制器與物理總線之間的接口器件，它對(duì)總線提供差動(dòng)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)功能。CAN總線收發(fā)器也決定著系統(tǒng)的安全性、可靠性和

20、兼容性的優(yōu)劣。PCA82C250具有許多優(yōu)越的性能。在本次設(shè)計(jì)中PCA82C250僅僅用到了短路保護(hù)功能。</p><p>　　PCA82C250通過對(duì)引腳Rs的不同接法可以得到3種不同的工作模式：高速模式、斜率控制模式和待機(jī)模式。高速模式時(shí)VRs<0.3Vcc，VRs與地之間接1個(gè)0-1.8KΩ的電阻可以使PCA82C250工作在高速模式；斜率控制模式時(shí)與地之間接1個(gè)16.5KΩ-140KΩ的電阻；待機(jī)模

21、式時(shí)Rs保持高電平，VRs要大于0.75Vcc。</p><p>　　3 CAN總線的通信設(shè)計(jì)及方案</p><p>　　3.1 CAN總線通信的技術(shù)要求及目標(biāo)</p><p>　　本次設(shè)計(jì)主要是利用51單片機(jī)和CAN芯片SJA1000實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的相互通信。SJA1000是CAN控制器，主要用于一般的區(qū)域網(wǎng)絡(luò)控制。51單片機(jī)與SJA1000相連，SJA1000內(nèi)

22、的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)地址相當(dāng)于51單片機(jī)的片外存儲(chǔ)器，利用51單片機(jī)的片外尋址，對(duì)SJA1000內(nèi)的各個(gè)寄存器進(jìn)行讀寫，進(jìn)而控制SJA1000實(shí)現(xiàn)CAN總線的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信。另外，還需要接入CAN收發(fā)器82C250來實(shí)現(xiàn)CAN總線的發(fā)送和接收功能。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)的目標(biāo)是將51單片機(jī)、CAN控制器SJA1000和CAN收發(fā)器82C250連在一起，編寫程序，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信的收發(fā)。</p><p

23、>　　3.2 CAN總線通信接口方案</p><p>　　CAN總線的硬件電路的節(jié)口非常簡(jiǎn)單，只需要微處理器和CAN控制器及CAN收發(fā)器便可構(gòu)成。CAN總線通信接口通常情況下有2種實(shí)現(xiàn)方式:一種是由微處理器、獨(dú)立的CAN控制器和CAN收發(fā)器組成的硬件電路；另一種是集成CAN控制器的單片機(jī)和CAN收發(fā)器構(gòu)成的硬件電路。CAN總線在經(jīng)過二十多年的發(fā)展，已經(jīng)產(chǎn)生了許多類型的CAN總線協(xié)議的芯片，其中有獨(dú)立的CA

24、N控制器芯片，也有集成CAN控制器的微處理器芯片。獨(dú)立的CAN控制器有Philips公司的PCA82C200、SJA1000，Intel公司的82526、82527等。集成CAN控制器的微處理器也有很多，比如Philips公司的P8XC592/598等。常用的CAN收發(fā)器有Philips公司的PCA82C250等。</p><p>　　方案1：由51單片機(jī)、SJA1000 CAN控制器和PCA82C250 CAN

25、收發(fā)器組成的CAN通信節(jié)點(diǎn)</p><p>　　采用AT89C51、SJA1000 CAN控制器和 PCA82C250 CAN收發(fā)器設(shè)計(jì)CAN通信節(jié)點(diǎn)。這種方案的設(shè)計(jì)思路很簡(jiǎn)單，控制過程也比較方便。通過AT89C51單片機(jī)編程控制SJA1000的初始化及收發(fā)數(shù)據(jù)。SJA1000負(fù)責(zé)CAN總線上的數(shù)據(jù)的處理，PCA82C250收發(fā)器負(fù)責(zé)傳遞數(shù)據(jù)。</p><p>　　方案2：由P8xC591

26、芯片控制的CAN節(jié)點(diǎn)通信</p><p>　　Philips公司的P8xC591是集成CAN控制器的單片機(jī)，這個(gè)方案中的節(jié)點(diǎn)只需要P8xC591和82C250 CAN收發(fā)器，CAN控制器內(nèi)置于P8xC591芯片中。雖然CAN控制器內(nèi)置于P8xC591中，但P8xC591還保留SJA1000的一切功能，甚至比SJA1000的功能更加強(qiáng)大，這種方案還大大簡(jiǎn)化了硬件系統(tǒng)電路。</p><p>　

27、　方案比較：方案2中，集成CAN控制器的單片機(jī)P8xC591因?yàn)槠鋬?nèi)部已經(jīng)內(nèi)置了CAN控制器，所以不需要再進(jìn)行電路設(shè)計(jì)，這樣難以深入理解CAN總線的原理。P8xC591芯片是一種高性能通信芯片，價(jià)格比較高。在一般的系統(tǒng)控制中，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的控制就可滿足需要，常采用單片機(jī)和獨(dú)立的CAN控制器作為CAN節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信，這樣成本低，也可以更好的了解CAN總線的通信協(xié)議。另外，市場(chǎng)上有大量的單片機(jī)，使用獨(dú)立的CAN控制器SJA1000可以根據(jù)控制要求

28、選擇適用的單片機(jī)，從而更好的達(dá)到控制要求。因此，本設(shè)計(jì)采用方案1。</p><p>　　3.3 CAN通信節(jié)點(diǎn)硬件電路設(shè)計(jì)</p><p>　　節(jié)點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)上信息的接收和發(fā)送站。我們平常所用的節(jié)點(diǎn)都是由微處理器、CAN控制器和CAN收發(fā)器組成的。本設(shè)計(jì)中的硬件電路原理圖如圖3-1所示。</p><p>　　由圖3-1可以看出，電路主要由AT89C51單片機(jī)、SJA1

29、000 CAN控制器、PCA82C250 CAN收發(fā)器組成。由AT89C51控制SJA1000，實(shí)現(xiàn)SJA1000的初始化、接收和發(fā)送數(shù)據(jù)。SJA1000的AD0～AD7分別接到AT89C51的P0口，CS接到AT89C51的P2.0。當(dāng)CS為低電平時(shí)（P2.0為０），CPU的片外存儲(chǔ)器地址可選中SJA1000，這樣CPU就可以通過這些地址對(duì)SJA1000相應(yīng)的寄存器進(jìn)行讀／寫操作。SJA1000的WR、RD、ALE分別與AT89C51

30、的對(duì)應(yīng)引腳相連接，INT接AT89C51的INT0引腳。</p><p>　　對(duì)于一些較長(zhǎng)距離通信的場(chǎng)合，要保證通信的可靠性和準(zhǔn)確性，一般不直接將SJA1000的TX0和RX0和82C250的TXD和RXD相接。而是通過高速光耦6N137后再與82C250相接。這樣的好處是大大增強(qiáng)了CAN總線節(jié)點(diǎn)的抗干擾能力。但在本次設(shè)計(jì)中并沒有采用6N137進(jìn)行電氣隔離，而是直接將SJA1000與82C250相接，因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)

31、不是遠(yuǎn)距離輸送數(shù)據(jù)，相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)的抗干擾能力都可以滿足設(shè)計(jì)要求，所以不需要再接入6N137，這樣可以在滿足控制要求的情況下簡(jiǎn)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。</p><p>　　對(duì)于82C250與CAN總線的接口也要進(jìn)行一些必要的防護(hù)措施。82C250的CANH和CANL引腳是通過一個(gè)5Ω的電阻與CAN總線相接的，這個(gè)5Ω的電阻可以起到一定的限流作用，從而保護(hù)82C250免以受到過大電流。</p><p>　

32、　4 CAN總線通信的軟件設(shè)計(jì)</p><p>　　CAN總線節(jié)點(diǎn)的軟件設(shè)計(jì)一般包括三部分，即SJA1000的初始化、報(bào)文發(fā)送和報(bào)文接收。這三部分是保證CAN總線通信的基礎(chǔ)，總程序見附錄1。下面章節(jié)將對(duì)這三部分的通信設(shè)計(jì)進(jìn)行詳細(xì)的說明。</p><p>　　4.1 SJA1000的初始化過程</p><p>　　SJA1000的初始化只能在復(fù)位模式下進(jìn)行。初始化

33、過程主要是對(duì)一些寄存器設(shè)定初值，其中包括SJA1000工作方式的設(shè)置、AF的設(shè)置、波特率的設(shè)置和中斷允許寄存器的設(shè)置。在CAN總線通信中，只有先進(jìn)行SJA1000的初始化才能保證CAN總線通信的順利進(jìn)行。完成SJA1000的初始化后，SJA1000還要返回到工作模式，然后開始進(jìn)行通信。</p><p>　　4.2 SJA1000的發(fā)送子程序</p><p>　　SJA1000初始化之后，

34、就可以進(jìn)行通信的收發(fā)程序設(shè)計(jì)了。發(fā)送子程序控制節(jié)點(diǎn)報(bào)文的發(fā)送。將要發(fā)送的報(bào)文放在發(fā)送緩存區(qū)，然后通過中斷程序判斷是否向總線發(fā)送數(shù)據(jù)。但是在將報(bào)文送入SJA1000的發(fā)送緩存區(qū)之前，先要對(duì)一些寄存器進(jìn)行判斷，然后才能開啟發(fā)送。本次設(shè)計(jì)中當(dāng)SJA1000接收到報(bào)文后，應(yīng)將接收到的報(bào)文放于發(fā)送緩存區(qū)中，然后再將此報(bào)文發(fā)送出去并在相應(yīng)的界面上收到這組報(bào)文。</p><p>　　4.3 SJA1000的接收子程序<

35、/p><p>　　接收子程序負(fù)責(zé)節(jié)點(diǎn)報(bào)文的接收。在處理接收?qǐng)?bào)文的同時(shí)，會(huì)出現(xiàn)各種情況。要根據(jù)狀態(tài)寄存器（SR）和命令寄存器（CMR）進(jìn)行讀寫操作，然后判斷需要接收的數(shù)據(jù)，完成接收過程。本次設(shè)計(jì)中從串口工具界面上輸入一組數(shù)據(jù)，然后發(fā)送到總線上，經(jīng)過驗(yàn)收濾波器驗(yàn)收過濾之后，在相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)上接收到這組數(shù)據(jù)，并存入接收緩沖區(qū)。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)總結(jié)</b></

36、p><p>　　在設(shè)計(jì)之前，我沒有聽說過CAN總線通信協(xié)議。自從看到CAN總線通信設(shè)計(jì)這個(gè)設(shè)計(jì)后，經(jīng)過多方查閱相關(guān)資料和文獻(xiàn)，我初步了解了CAN總線通信的有關(guān)協(xié)議和通信原理。CAN總線的通信是借助單片機(jī)對(duì)CAN控制器進(jìn)行相應(yīng)的編程，以此實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的通信。通常情況下，CAN總線通信可以達(dá)到很高的通信速率，滿足大多數(shù)工業(yè)控制的要求，特別是雖著CAN控制器的發(fā)展，以及CAN通信協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)化，使CAN總線越來越多地運(yùn)用于各行各

37、業(yè)的控制系統(tǒng)中。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)用AT89C51微處理器、SJA1000 CAN控制器、PCA82C250 CAN收發(fā)器組成CAN通信節(jié)點(diǎn)來進(jìn)行CAN通信節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的收發(fā)。經(jīng)過仔細(xì)編程和調(diào)試，終于實(shí)現(xiàn)了CAN節(jié)點(diǎn)之間數(shù)據(jù)的收發(fā)通信。但本次設(shè)計(jì)也有不足之處，我所設(shè)計(jì)的硬件電路圖是極其簡(jiǎn)單的系統(tǒng)，其中沒有包含抗干擾能力措施和防護(hù)措施，只能進(jìn)行短距離的數(shù)據(jù)通信，若進(jìn)行長(zhǎng)距離的數(shù)據(jù)通信，可能受到各種電磁信號(hào)的

38、干擾和輻射。若要進(jìn)行長(zhǎng)距離的通信，在本次設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上還需要增加一些防護(hù)措施，比如在CANH和CANL與地之間各接一個(gè)小電容，可以有效的防止電磁輻射。</p><p>　　總之，通過本次設(shè)計(jì)我還是學(xué)到了很多新的知識(shí)。以前根本沒有接觸過CAN總線，現(xiàn)在我已經(jīng)能夠看懂簡(jiǎn)單的CAN總線通信程序和進(jìn)行一些簡(jiǎn)單的CAN通信設(shè)計(jì)。</p><p>　　另外我還要感謝張老師在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中對(duì)我的指點(diǎn)和幫助

39、，同時(shí)也要感謝同學(xué)們對(duì)我的幫助。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 倪志蓮.單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)（第2版）.北京理工大學(xué)出版社.2011.</p><p>　　[2] 鄔寬明.CAN總線原理和應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)北京：北京航空航天大學(xué)出版社,1996.</p><p>　　[3] 鄔寬明.現(xiàn)場(chǎng)總

40、線技術(shù)應(yīng)用選編2[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社,2004.</p><p>　　[4] 李正軍.現(xiàn)場(chǎng)總線及其應(yīng)用技術(shù)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2005. </p><p>　　[5] 張培人,王洪波.獨(dú)立CAN總線控制器SJA1000.國(guó)外電子元器件,2001.</p><p>　　[6] 鄒繼軍.現(xiàn)場(chǎng)總線CAN原理與應(yīng)用技術(shù).北京：北京航空航天大學(xué)出版社

41、,2007.</p><p>　　[7] 陽憲惠.現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及其應(yīng)用[M]. 北京:清華大學(xué)出版社,1999.</p><p>　　[8] 萬福君,潘松峰.單片微機(jī)原理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社,2001.</p><p>　　[9] 馮博琴,吳寧.微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用.清華大學(xué)出版社.2011.</p><p><b&g

42、t;　　附錄1（源程序）</b></p><p><b>　　硬件連接</b></p><p>　　AD0 AD1 AD2 AD3 AD4 AD5 AD6 AD7</p><p>　　P10 P11 P12 P13 P14 P15 P16 P17</p><p>　　C

43、SCCAN P32</p><p>　　INTCAN INT1 P33</p><p><b>　　RS P00</b></p><p>　　RSTCAN P34</p><p><b>　　ALE P07</b></p><p><b>　　WR P

44、36</b></p><p><b>　　RD P37</b></p><p>　　#include <STC89C51.h></p><p>　　#include <stdio.h></p><p>　　#include <intrins.h></p>&

45、lt;p>　　#include <uart.h></p><p>　　#include <can1.h></p><p>　　void main()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　unsigned char i;</p><p>　　WD

46、T_CONTR= 0x00; //關(guān)閉看門狗</p><p>　　P2 = 0x21; //關(guān)顯示R 接收</p><p>　　UartInital();</p><p>　　delayms(200);</p><p>　　TestCan();</p><p><b>　?。?lt;/b

47、></p><p>　　void TestCan();</p><p>　　sbit CANCSC = P3^2;</p><p>　　sbit RSTCAN =P3^4; //=1 reset</p><p>　　sbit CANALE = P0^7;</p><p>　　sbit CANWR = P3^

48、6;</p><p>　　sbit CANRD = P3^7;</p><p>　　#define REG_CAN_CDR 31</p><p>　　#define REG_CAN_MOD 0</p><p>　　#define REG_CAN_BTR0 6</p><p>　　#define REG_CAN_BTR1

49、 7</p><p>　　#define REG_CAN_OCR 8</p><p>　　#define REG_CAN_IER 4</p><p>　　#define REG_CAN_CMR 1</p><p>　　#define REG_CAN_SR 2</p><p>　　#define REG_CAN_IR

50、3</p><p>　　#define RBSR 16</p><p>　　#define RBSR1 17</p><p>　　#define RBSR2 18</p><p>　　#define RBSR3 19</p><p>　　#define RBSR4 20</p>&

51、lt;p>　　#define RBSR5 21</p><p>　　#define RBSR6 22</p><p>　　#define RBSR7 23</p><p>　　#define RBSR8 24</p><p>　　#define RBSR9 25</p><p>　　

52、#define RBSR10 26</p><p>　　#define RBSR11 27</p><p>　　#define RBSR12 28</p><p>　　#define ALC 11 //11 // 仲裁丟失捕捉寄存器</p><p>　　#define ECC 12 //12

53、 // 誤碼捕捉寄存器</p><p>　　typedef struct CANPeremeter</p><p><b>　　{</b></p><p>　　unsigned char CanAddr;</p><p><b>　　};</b></p><p>　　st

54、ruct CANPeremeter CANPeremeter1;</p><p>　　unsigned char RXD_flag =0;</p><p>　　unsigned char Read_SJA1000(unsigned char Addr)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　unsi

55、gned char Buf;</p><p>　　CANALE = 0;</p><p>　　CANWR = 1;</p><p>　　CANCSC = 1;</p><p>　　CANRD = 1;</p><p>　　CANALE = 1;</p><p>　　P1 = Addr;</

56、p><p>　　CANALE =0;</p><p>　　CANCSC =0;</p><p>　　CANRD = 0;</p><p>　　P1 = 0xff;</p><p><b>　　Buf = P1;</b></p><p>　　CANRD = 1;</p>

57、;<p>　　CANCSC =1;</p><p>　　CANALE = 0;</p><p>　　return(Buf);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void Write_SJA1000(unsigned char Addr,unsigned char Data)<

58、/p><p><b>　　{</b></p><p>　　CANALE = 0;</p><p>　　CANWR = 1;</p><p>　　CANCSC = 1;</p><p>　　CANRD = 1;</p><p>　　CANALE =1;</p>&l

59、t;p>　　P1 = Addr;</p><p>　　CANALE = 0; //地址鎖存</p><p>　　CANCSC =0; //片選</p><p>　　CANWR = 0; //寫選通</p><p>　　P1 = Data; //數(shù)據(jù)</p><p>　　CANWR = 1

60、; //</p><p>　　CANCSC =1;</p><p>　　CANALE = 0;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void delayus(unsigned int t);</p><p>　　void IO_Init()</p>&l

61、t;p><b>　　{</b></p><p>　　P0 = 0XFF;</p><p><b>　　P1 =0XFF;</b></p><p><b>　　P3 =0XFF;</b></p><p>　　P4 = 0XFF;</p><p>　　

62、P0M0 = 0X00;</p><p>　　P0M1 = 0X00;</p><p>　　P1M0 = 0X00;</p><p>　　P1M1 = 0X00;</p><p>　　P3M0 = 0X00;</p><p>　　P3M1 = 0X00;</p><p><b>　　E

63、X1 = 1;</b></p><p>　　IT1 = 0;//CAN總線接收中斷</p><p>　　//IT0 = 1;//外部中斷0負(fù)邊沿觸發(fā)</p><p>　　//EX0 = 1;//打開外部中斷0</p><p>　　EA = 1; //打開總中斷</p><p><b>　　}<

64、;/b></p><p>　　unsigned char RX_buffer[15];</p><p>　　void CAN_RXD( void ) interrupt 2</p><p>　　{//接收數(shù)據(jù)函數(shù)，在中斷服務(wù)程序中調(diào)用</p><p>　　unsigned char Buf;</p><p>　　

65、EA = 0;//關(guān)CPU中斷</p><p><b>　　IE1 = 0;</b></p><p>　　Buf=Read_SJA1000(REG_CAN_IR);</p><p>　　if( Buf & 0x01)</p><p>　　{//IR.0 = 1 接收中斷</p><p>&

66、lt;b>　　LED = 0;</b></p><p>　　RX_buffer[0] = Read_SJA1000(RBSR);</p><p>　　RX_buffer[1] = Read_SJA1000(RBSR1);</p><p>　　RX_buffer[2] = Read_SJA1000(RBSR2);</p><p&g

67、t;　　RX_buffer[3] = Read_SJA1000(RBSR3);</p><p>　　RX_buffer[4] = Read_SJA1000(RBSR4);</p><p>　　RX_buffer[5] = Read_SJA1000(RBSR5);</p><p>　　RX_buffer[6] = Read_SJA1000(RBSR6);</p&

68、gt;<p>　　RX_buffer[7] = Read_SJA1000(RBSR7);</p><p>　　RX_buffer[8] = Read_SJA1000(RBSR8);</p><p>　　RX_buffer[9] = Read_SJA1000(RBSR9);</p><p>　　RX_buffer[10] = Read_SJA1000(R

69、BSR10);</p><p>　　RX_buffer[11] = Read_SJA1000(RBSR11);</p><p>　　RX_buffer[12] = Read_SJA1000(RBSR12);</p><p>　　RXD_flag = 1;//置有接收標(biāo)志</p><p>　　Write_SJA1000(REG_CAN_CMR,

70、0x04);</p><p>　　Buf = Read_SJA1000(ALC);//釋放仲裁隨時(shí)捕捉寄存器</p><p>　　Buf = Read_SJA1000(ECC);//釋放錯(cuò)誤代碼捕捉寄存器</p><p><b>　　}</b></p><p>　　Write_SJA1000(REG_CAN_IER,0x

71、01);// .0=1--接收中斷使能；</p><p>　　EA = 1;//打開CPU中斷</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void delayus(unsigned int t)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　u

72、nsigned int i,j;</p><p>　　for(i=0;i<t;i++)</p><p>　　for(j=0;j<10;j++)</p><p><b>　　{;}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void SJA

73、100HardWareRest()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　RSTCAN = 0;</p><p>　　delayus(100);</p><p>　　RSTCAN = 1; //reset</p><p>　　delayus(100);</p>

74、<p>　　RSTCAN = 0;</p><p>　　delayus(100);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void SJAEntryResetMode()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　unsi

75、gned char Judge;</p><p>　　Judge = Read_SJA1000(REG_CAN_MOD);</p><p>　　Judge = Judge|0x01;</p><p><b>　　do</b></p><p><b>　　{</b></p><p&

76、gt;　　Write_SJA1000(REG_CAN_MOD,Judge);</p><p>　　}while((Read_SJA1000(REG_CAN_MOD)&0x01)==0);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void SJAQuitResetMode()</p><p>&

77、lt;b>　　{</b></p><p>　　unsigned char Judge;</p><p>　　Judge = Read_SJA1000(REG_CAN_MOD);</p><p>　　Judge = Judge&0xfe;</p><p><b>　　do</b></p>

78、;<p><b>　　{</b></p><p>　　Write_SJA1000(REG_CAN_MOD,Judge);</p><p>　　//Write_SJA1000(REG_CAN_MOD,0x00); 千萬不要這樣賦值，否則出錯(cuò)</p><p>　　}while((Read_SJA1000(REG_CAN_MOD)&

79、amp;0x01)==1);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　#define uchar unsigned char</p><p>　　void WriteSJARegBlock(unsigned char addr,unsigned char *Pbuf,unsigned char len)</p>

80、<p><b>　　{</b></p><p><b>　　uchar i;</b></p><p>　　for(i=0;i<len;i++)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　Write_SJA1000(addr+i,*Pbuf);

81、</p><p><b>　　Pbuf++;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　unsigned char Send_CAN_Filter[8]={0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x0

82、0,0x00,0x00}; </p><p>　　unsigned char Send_CAN_Info_ID[5]={0x88,0x00,0x00,0x00,0x00}; //88: 擴(kuò)展貞 8個(gè)數(shù)據(jù) </p><p>　　unsigned char Send_CAN_Data[8]={0x01,0x02,0x03,0x04,0x05,0x06,0x07,0x08};

83、</p><p>　　uchar BTR0,BTR1;</p><p>　　SJA1000_Config_Normal()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　uchar RegBuf;</p><p>　　BTR0=0x00;</p><p>　　

84、BTR1=0x1b; //設(shè)置為1M波特率通信 f=400k</p><p>　　SJAEntryResetMode(); //進(jìn)入復(fù)位模式</p><p>　　Write_SJA1000(REG_CAN_CDR,0xc0); //配置時(shí)鐘分頻寄存器，選擇PeliCAN模式 f/10</p><p>　　RegBuf =

85、 Read_SJA1000(REG_CAN_MOD);</p><p>　　RegBuf = RegBuf&0xf3;</p><p>　　Write_SJA1000(REG_CAN_MOD,RegBuf); //配置模式寄存器，選擇雙濾波</p><p>　　WriteSJARegBlock(16,Send_CAN_Filter,8); //配置驗(yàn)收代碼

86、/屏蔽寄存器</p><p>　　Write_SJA1000(REG_CAN_BTR0,BTR0); //配置總線定時(shí)器0x00</p><p>　　Write_SJA1000(REG_CAN_BTR1,BTR1); //配置總線定時(shí)器0x14</p><p>　　Write_SJA1000(REG_CAN_OCR,0xaa);</p><

87、;p>　　SJAQuitResetMode(); //退出復(fù)位模式,進(jìn)入工作模式</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void TestCan()</p><p>　　{ uchar canstatus,canstatus1;</p><p>　　uchar cansta

88、tus2,canstatus3,canstatus4;</p><p>　　IO_Init();</p><p>　　SJA100HardWareRest();</p><p>　　SJA1000_Config_Normal(); //SJA1000進(jìn)入正常模式配置</p><p>　　Write_SJA1000(REG_CAN_IER,

89、0x01); //使能SJA1000接收中斷位</p><p>　　WriteSJARegBlock(16,Send_CAN_Info_ID,5); //擴(kuò)展幀，向發(fā)送緩沖區(qū)寫入5個(gè)數(shù)據(jù)</p><p>　　WriteSJARegBlock(21,Send_CAN_Data,8);//擴(kuò)展幀，向發(fā)送緩沖區(qū)寫入8個(gè)數(shù)據(jù)</p><p><b>　　

90、while(1)</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(RXD_flag==1)</p><p>　　{ Send_CAN_Data[0] = RX_buffer[5];</p><p>　　Send_CAN_Data[1] = RX_buffer[6];</p&g

91、t;<p>　　Send_CAN_Data[2] = RX_buffer[7];</p><p>　　Send_CAN_Data[3] = RX_buffer[8];</p><p>　　Send_CAN_Data[4] = RX_buffer[9];</p><p>　　Send_CAN_Data[5] = RX_buffer[10];</p&

92、gt;<p>　　Send_CAN_Data[6] = RX_buffer[11];</p><p>　　Send_CAN_Data[7] = RX_buffer[12];</p><p><b>　　EA =0;</b></p><p>　　WriteSJARegBlock(21,Send_CAN_Data,8);//擴(kuò)展幀，向

93、發(fā)送緩沖區(qū)寫入8個(gè)數(shù)據(jù)</p><p>　　canstatus = Read_SJA1000(REG_CAN_SR);</p><p>　　canstatus1 = Read_SJA1000(REG_CAN_MOD);</p><p>　　canstatus2 = Read_SJA1000(15); //TX錯(cuò)誤計(jì)數(shù)</p><p>

94、　　canstatus3 = Read_SJA1000(14); //RX錯(cuò)誤計(jì)數(shù)</p><p>　　canstatus4 = Read_SJA1000(12); //錯(cuò)誤代碼捕捉</p><p>　　if((canstatus&0x0c)==0x0c) //判斷是否可以發(fā)送</p><p>　　Write_SJA1000(REG_CAN_

95、CMR,0x01);//使能發(fā)送請(qǐng)求，發(fā)送數(shù)據(jù) 對(duì)發(fā)</p><p>　　while((canstatus&0x08) ==0)</p><p>　　{canstatus = Read_SJA1000(REG_CAN_SR);}</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　EA

96、=1;</b></p><p>　　RXD_flag =0;</p><p>　　UartSendbytes(RX_buffer,13);</p><p>　　delayms(50);</p><p><b>　　LED =1;</b></p><p><b>　　}<