基于STM32的CAN总线的数据采集卡设计

学 号： 0121311371307能力拓展训练题 目 基于 STM32 的 CAN 总线数据采集卡设计学 院 自动化学院专 业 自动化专业班 级 自动化 1305 班姓 名 司文雷指导教师 罗璠2016 年 8 月 27 日任务书1、要求设计如下功能的数据采集卡：（1）采用 STM32 对 8 路 05V 模拟信号进行采集，采样频率为 100Hz。（2）采集的数据要求通过 CAN 总线发送出去。（3）数据采集卡的 CAN 总线标识符可用拨码开关指定。2、要求选择合适的 STM32 微控制器，具备对 CAN 总线的支持，并选择合适的 CAN 接口电路芯片；3、要求完成采集卡的硬件电路设计，包括原理图设计、PCB 布线设计；4、要求完成 STM32 程序设计，并进行仿真；5、提交设计报告。11 STM32 简介 .31.1 STM32F105VCT6 的参数 .31.2 内部资源 .41.3 Cortex-M3 内核简介 .52 CAN 概述 .62.1CAN 简介 .62.2 工作原理 .72.3CAN 的高层协议 .72.4 CAN 波特率计算 .82.4.1 波特率 .82.4.2CAN 波特率的计算 .83 硬件电路设计 .134 软件实现 .144.1STM32 电压数据采集的软件实现 .144.1.1AD-DA 模块的编写 .144.2CAN 总线节点的软件设计 .24结 论 .33参考文献 .34附录 1.35附 录 2.362摘 要摘要：CAN(Controller Area Network,控制器局域网)是一种有效支持实时控制的串行数据通信网络。自上世纪 80 年代诞生以来，CAN 总线以其可靠性好、实时性高及组网简便灵活等优势而受到人们的青睐，并在众多行业领域内得到了广泛的应用。随着工业技术的不断进步，控制过程的自动化与网络化是必然的发展趋势，同时数据的传输量越来越大，对数据传输的实时性要求也更加苛刻。笔者采用内置 CAN 控制器的高性能微处理器 STM32F105vct6 作为节点的微处理器，使用带隔离的高速集成 CTM1050T 作为 CAN 收发器，数据输入输出通道采用光电耦合器进行隔离，设计了 CAN 总线系统的数据采集节点。本设计节点具有体积小、功耗低、抗干扰能力强、实时性高及数据处理能力强等优势。实现，它主要实现现场节点的监控及数据的显示、分析和存储。数据转换器采用 RS-232 转 CAN，它主要实现串口协议与 CAN 协议之间的桥接，并将接收的数据进行转发。各节点与工业现场的仪器仪表相连接，不分主次地挂接在 CAN 总线上，它主要实现数据的采集与处理，并接收来自 CAN 总线上的数据或将数据发送到 CAN 总线上。关键词：STM32；CAN 总线；数据采集31 STM32 简介STM32F105xx 增强型系列使用高性能的 ARM/Cortex-M3/32 位的 RISC 内核，工作频率为 72MHz，内置高速存储器(高达 128K 字节的闪存和 20K 字节的 SRAM)，丰富的增强 I/O 端口和联接到两条 APB 总线的外设。所有型号的器件都包含 2个 12 位的 ADC 、3 个通用 16 位定时器和一个 PWM 定时器，还包含标准和先进的通信接口：多达 2 个 I2C 和 SPI、3 个 USART、一个 USB 和一个 CAN。 STM32F105xx 增强型系列工作于-40至+105 的温度范围，供电电压2.0V 至 3.6V，一系列的省电模式保证低功耗应用的要求。 4这些丰富的外设配置，使得 STM32F105xx 增强型微控制器适合于多种应用场合： 电机驱动和应用控制 ；医疗和手持设备 ；PC 外设和 GPS 平台； 工业应用：可编程控制器、变频器、打印机和扫描仪 ；STM32开发板核心芯片的参数如表 1-1表 1-1 器件功能和配置(STM32F105xx 增强型) 芯片引脚图如图 1-2：5图 1-2 STM32F105xx 增强型 LQPFP48 管脚图1.2 内部资源STM32 有丰富的内部资源，如下所示：RealView MDK（Miertocontroller Development Kit）基于 ARM 微控制器的专业嵌入式开发工具；6内置闪存存储器；内置 SRAM； 嵌套的向量式中断控制器(NVIC)；外部中断/事件控制器(EXTI)； 时钟和启动； 自举模式； DMA ；RTC(实时时钟)和后备寄存器 ；窗口看门狗； I2C 总线 ；通用同步/异步接受发送器(USART)； 串行外设接口(SPI)； 控制器区域网络(CAN) ；通用串行总线(USB)； 通用输入输出接口(GPIO)； ADC(模拟/数字转换器) ；温度传感器； 串行线 JTAG 调试口(SWJ-DP)。1.3 Cortex-M3 内核简介Cortex-M3 内核包含一个适用于传统 Thumb 和新型 Thumb-2 指令的译码器、一个支持硬件乘法和硬件除法的先进 ALU、控制逻辑和用于连接处理器其他部件的接口。Cortex-M3 处理器是首款基于 ARMv7-M 架构的 ARM 处理器。中央Cortex-M3 内核使用