毕业设计169基于CAN总线的数据采集器的开发
收藏
资源目录
压缩包内文档预览：(预览前20页/共37页)
编号：546149
类型：共享资源
大小：523.45KB
格式：ZIP
上传时间：2015-12-01
上传人：QQ2****711
认证信息
个人认证
孙**（实名认证）
辽宁
IP属地：辽宁
6
积分
- 关 键 词：
-
电气电子毕业设计论文
- 资源描述：
-
毕业设计169基于CAN总线的数据采集器的开发,电气电子毕业设计论文
- 内容简介：
-
XX 大学 本科毕业论文（设计） （内封面） 题 目： 基于 CAN 总线的数据采集 器的开发 学生姓名： XX 学 号 ： xx 院 （系）： 电子 科学与技术学院 专 业： 自 动 化 入学时间： 2003 年 10 月 导师姓 名： xx 职称 /学位： 讲 师 导师所在单位： xx 大学电子科学与技术学院 nts DCS 中基于 CAN 总线的现场数据采集控制器的开发 摘要 现场总线是自动化领域的计算机网络，是当今自动化领域技术发展的热点之一。它以总线为纽带，将现场设备连接起来成为一个能够相互交换信息的控制网络。 CAN 总线是目前最流行的现场总线技术之一，具有多主工作方式、传输速度快、距离远、自动解决总线竞争、纠错能力强等特点。本论文中论述了 CAN 总线的基本原理与技术规范，讨论了 CAN 控制器的工作原理，分析了 CAN 通信系统的设计。本论文是按照从 CAN 协议标准到实现 CAN 总线的工具再到如何实现 CAN 总线的脉络逐步展开的。其中 ，将 CAN 协议标准与 CAN 控制器相结合，是本论文的一大特色。 关键词：现场总线；控制器局域网（ CAN）；分布式控制系统（ DCS） nts Exploiting of Data Collect & Control System Based on CAN Bus in DCS Abstract Fieldbus is a kind of computer network in automation field and it has been one of the hotspots of automation fields technique development .Fieldbus connects the field equipments with a bus and makes it a network throught which information can be exchanged.CAN is one of the most popular Fieldbus at present.It has many adwantages such as multi_master,high transmission speed,long distance,automatic solving bus competition,strong correcting ability and so on.In the paper,the elements and specification of CAN bus is illustrated.Discussion is made on the working way of CAN controller.The design of CAN communication system is analyzed.The paper is illustrated gradually from CAN agreement to the tool of realizing CAN,then goes a step that how to realize CAN.Among them,associating the CAN agreement and the CAN controller,is a remarkable characteristic of the paper. Key word: fieldbus； controller area network(CAN)； distributed control system(DCS) nts 目 录 第一章 概述 . .1 1.1 论文的特色 .1 1.2 CAN 总线的研究及应用现状 .1 1.3 论文的主要工作与内容安排 .1 1.3.1 论文的主要工作 1 1.3.2 论文的内容安排 1 第二章 CAN 总线技术规范 .2 2.1 现场总线的相关知识 . .2 2.1.1 现场总线的概念 2 2.1.2 现场总线的主要特点 2 2.1.3 现 场总线的发展背景及趋势 3 2.2 CAN 总线的主要特点 .3 2.3 CAN 总线的帧类型 .4 第三章 CAN 控制器 SJA1000 及总线收发器 PCA82C250 .6 3.1 SJA1000 简介 .6 3.1.1 SJA1000 的主要特点 .6 3.1.2 SJA1000 的硬件配置 .6 3.1.3 SJA1000 的主要内部寄存器 .7 3.2 PCA82C250 简介 . .11 3.2.1 PCA82C250 的主要特性 .11 3.2.2 PCA82C250 的硬件配置 .11 3.2.3 PCA82C250 的工作模式 .12 第四章 CAN 采集控制器的硬件设计 .12 4.1 运算放大器与 AD 转换器连接 .12 4.2 AD 转换器与单片机的连接 .13 4.3 状态量的采集 14 4.4 单片机与液晶显示器的连接 14 4.5 单片机与 CAN 控制器的连接 .14 4.6 CAN 模块地址 的硬件设置 及控制参数设置 15 4.7 CAN 控制器与 CAN 总线收发器的连接 .16 4.8 看门狗与单片机及 CAN 控制器的连接 .17 4.9 CAN 总线收发器与 CAN 总线的连接 .18 4.10 电源模块 .19 nts 第五章 CAN 采集控制器的软件设计 .20 5.1 数据采集模块 20 5.2 SJA1000 的初始化模块 .20 5.3 SJA1000 的报文发送模块 .21 5.4 SJA1000 的报文接收模块 .22 总结 .24 主要参考文献 . .25 附录 A CAN 总线节点电路原理图 .26 附录 B CAN 总线部分子程序清单 .27 致谢 .32 nts 1 DCS 中基于 CAN 总线的现场数据采集控制器的开发 第一章 概述 1.1 论文的特色 本论文从现场总线入手，引出 CAN 总线，再逐步的细化、具体，按照从协议标准到芯片器件，再到通信系统的思路，一层一层的深入，从理论到实践，从抽象到具象，步步为营。 其中，介绍协议 标准及芯片器件，是为后面介绍 CAN 采集控制器系统服务的。在本论文中，数据采集器采用单片微机 AT89S52 作为控制核心，与 CAN 控制器SJA1000、 CAN 总线收发器 PCA82C250、 AD 转换器 TLC1543 及液晶显示器 HD44780等器件共同组成数据采集控制器的接口电路，与传统的 CAN 总线相比，系统简单可靠，具有更强的可行性和实用性，大有“麻雀虽小，五脏俱全”之功效。 1.2 CAN 总线的研究及应用现状 随着计算机网络技术和芯片技术的发展，以现场总线为代表的控制网络也在工业以及其他控制系统中扮演着不可缺少 的角色。现场总线也被称为自动化领域的计算机网络，是当今自动化领域技术发展的热点之一，它标志着控制技术进入了一个新的时代，并将对该领域的发展产生重要影响。 【 1】【 9】 作为目前最流行的现场总线技术之一的 CAN 总线，是一种串行通讯协议，是一种基于微控制器件的网络，其通信接口中集成了 CAN 协议的物理层和数据链路层功能，广泛应用于汽车工业、航空工业和工业控制等自动化领域。 1.3 论文的主要工作与内容安排 1.3.1 论文的主要工作 1. 分析 CAN 总线的基本特点、总线协议等。 2. 介绍 CAN 控制器，并努力把 CAN 总线协议与 CAN 控制器结合起来，让读者对 CAN 技术有更为具体深刻的了解。 3. 重点介绍 CAN 采集控制器的硬软件设计。 1.3.2 论文的内容安排 论文的开头介绍了现场总线的相关知识，包括现场总线的概念、主要特点、发展背景及趋势等，让读者对现场总线有一个感性的认识 ，为下面介绍 CAN 总线作铺垫，进而引出 CAN 总线，可谓顺理成章。介绍 CAN 总线时 ，先从总体上概述了 CAN 总线技术的主要特点，对这些特点的阐述有详有略，大部分特点在后面介绍 CAN 控制器时都得以分析，详细讨论了这些 CAN 总线技术在 CAN 控制器中是具体 如何实现的 ，这样叙述可谓是相得益彰，让读者对 CAN 总线技术有了更为具体的感受。紧接着阐述了 CAN 总线的 5 种不同的帧类型，详细阐述了 CAN 总线的数据帧和远程帧，nts 2 并且叙述了这两种帧在发送时要如何写入发送缓冲器，为后面介绍 CAN 采集控制 系统 的 发送和接收 模块作准备。 第三章重点介绍了 CAN 控制器，主要是介绍 CAN 控制器的寄存器，但又不仅仅是只介绍寄存器本身，因为 在 介绍 CAN 控制器的寄存器时，又联系到 CAN 的技术规范，侧重介绍了如何通过在复位模式下写寄存器来选择 CAN 技术的相关内容，真正让 CAN 技术在 CAN 控制器这里 发挥得淋漓尽致，让读者感受到 CAN 的技术规范及协议貌似抽象，实际上一个芯片就能把这些协议全部做进去。将 CAN 的技术规范与 CAN 控制器紧密结合起来，是本论文的一大特色 。 第四 五 章着重 分别 介绍了 CAN 采集控制 系统的硬软件实现，对硬软件的各个子模块都作了具体分析，让读者与作者一道感受一下从理论到实践的快感。无论是硬件，亦或软件，都分成了一个一个的小模块，各个击破，清晰易懂。硬件电路方面，从数据采集到向 CAN 总线上发送数据，从看门狗电路到电源模块，层层推进，电路图结合说明，条理清楚；软件流程方面，详细介绍了 数据采集 模块以及 CAN 控制器的初始化、发送和接收模块。 紧接着是全论文的总结，然后是 CAN 节点电路的整体原理图及 CAN 总线部分子程序的附录 ，最后是致谢部分。 第二 章 CAN 总线技术 2.1 现场总线的 相关知识 2.1.1 现场总线的概念 【 1】【 9】 所谓现场总线，就是应用在生产现场、在微机化测量控制设备之间实现双向串行多节点数字通信的系统，也被称为开放式、数字化、多点通信的底层 控制网络。现场总线技术是把单个分散的测量控制设备变成网络节点，以现场总线为纽带，把它们连接成可以相互沟通信息、共同完成自控任务的网络系统 与控制 系 统。 2.1.2 现场总线的主要特点 1 系统的开放性：世界上任何遵守相同标准的设备或系统之间都可以 互 连，通信协议一致公开。 2 互可操作性和互用性：前者是指实现互连的设备间和系统间的信息传送与沟通；后者是指不同生产厂家性能类似的设备可以互相替换。 3 现 场设备的智能化与自治性：现场总线技术的应用将传感器测量、补偿计算、工程量处理与控制等功能分散到现场设备中完成，仅靠现场设备即可完成自动控制的基本功能，并可随时诊断设备的运行状态。 4 系统结构的高度分散性：现场总线已构成一种新的全分散性控制系统的体 系结构。从根本上改变了原有 DCS 系统集中与分散相结合的控制体系，简化了系统结构，提高了可靠性。 nts 3 5 现场环境的适应性：专门为 环境而设计的， 可支持双绞线、同轴电缆、光缆、射频、红外线和电力线等，具有较强的抗干扰能力，能采用两线制实现通信与供电，并可满足本质安全防爆要求等。 2.1.3 现场总线的发展背景及趋势 1 现场总线是综合自动化的发展需要 要实现整个生产过程信息集成，要实施综合自动化，就必须设计出一种能在工业现场环境运行的、性能可靠、造价低廉的通信系统，从而实现现场自动化智能设备之间的多点数字通信，现场 总线在此背景下应运而生。 2 智能仪表为现场总线的出现奠定了基础 世界上一些知名的仪器仪表制造商相继推出了模拟数字混合智能化仪表及相应的通信协议，这些都为现场总线的诞生奠定了基础。但这种数字模拟信号混合运行方式难以实现智能仪表之间的信息交换，应用需求呼唤着现场总线的出现。 3 开放系统、统一标准是现场总线的发展趋势 不同厂商提供的设备之间的通信标准不统一，会严重束缚了工厂底层网络的发展。从 1984 年开始，世界著名的组织、仪器仪表厂商、系统制造商就结成联盟，开始着手制定各自的现场总线标准，与此同时，在不同行业 还陆续派生出一些有影响的总线标准。总之，现场总线的发展共同遵从的统一标准规范，真正形成开放互连系统，是大势所趋。 2.2 CAN 总线的主要特点 1. CAN 可以多主式工作，网络上任意一个节点均可以主动地向网络 上 其他 节 点发送 信息而不分主从，通信方式灵活； CAN 节点侦听到网络上至少 3 个隐性位后，便认为总线空闲，即可向网络上发送信息。 2. CAN 节点借助于报文滤波技术可以实现点对点、一点对多点及全局广播等几种方式发送和接收数据。在 SJA1000 中， 可 通过设置验收代码寄存器 ACR 和验收屏蔽寄存器 AMR 来确定 CAN 节点的地址，允许 RXFIFO 只接收同识别码和验收滤波器中预设值相一致的信息，并通过设置模式寄存器 MOD 的 AFM 位来选择滤波模式。 3. CAN 的节点信息可以分成不同的优先级，可以满足不同的实时性要求。 CAN报文的优先级结合在标识符 ID 中，显性位的位权值越大（即报文标识区的值越小），优先级越高。 4. CAN 总线采用非破坏性总线仲裁技术。 CAN 节点在发送信息的同时也在对总线上电平进行读取，当有多个节点同时发送时，在仲裁场阶段，若某节点发送一个隐性电平而在总线上检测到显性电平，则说明总线上有更高优先级的节点正 在发送信息，该节点会自动退出发送，让更高优先级的节点继续发送而不会产生任何时延，这样在网络负载很重的情况下也不会产生网络瘫痪。 【 1】【 9】 在 SJA1000 中，可通过设置总线定时器 BTR1 的 SAM 位来选择读取总线上电平的时刻和次数，即选择采样点的位nts 4 置。 5. CAN 的直接通信距离最远可达 10km（速率 5Kbps 以下），最高通信速率为1Mbps（此时通信距离最长为 40m）。 【 1】【 9】 6. CAN 发送时每连续 5 个同状态电平后插入一位相补的电平，还原时每 5 个相同状态电平后的相补电平删除，从而保证数据的透明性。 7. CAN 的每帧信息都有 CRC 校验，接收节点对发送节点有一个应答，所有接收到匹配 CRC序列的节点会在 ACK间隙期间用显性位写入发送器两个隐性位之间来作出回应，从而保证了数据通信的可靠性。 8. CAN 节点在错误严重的情况时具有自动关闭输出功能，以切断该节点与总线的联系，使总线上其他节点的操作不受影响，提高了抗干扰性。 2.3 CAN 总线的帧类型 1. 数据帧 （ Data Frame） 1) 标准格式 （ Standard Format） 仲 裁 场 控 制 场1 1 位 标 识 符（ I D . 2 8 I D . 1 8 )SOFR T R I D E R 0数 据 长 度 代 码（ D L C 3 D L C 0 )数 据 场0 8 个 字 节C R C 场 A C K 场 帧 结 束 帧 间 空 间 或 过 载 帧七 个 隐 性 位图 1： 报文 的 数据帧标准格式 注： RTR=0, IDE=0, R0=0, DLC=0000B1000B 2） 扩展格式（ Extend Format） 仲 裁 场 控 制 场1 1 位 标 识 符（ I D . 2 8 I D . 1 8 )SOFR T RI D E R 0数 据 长 度 代 码（ D L C 3 D L C 0 )数 据 场0 8 个 字 节S R R1 8 位 标 识 符（ I D . 1 7 I D . 0 )R 1其 余 场 同 标 准 格 式图 2： 报文的 数据帧扩展格式 注： SRR=0, IDE=1, RTR=0, R1=0, R0=0, DLC=0000B1000B IDE 位是区分标准格式与扩展格式的标志，对标准格式， IDE=0；对扩展格式，IDE=1。 2. 远程帧（ Remote Frame） 远程帧被用来请求总线上某个远程节点发送自己想要接收 的某种数据，其格式与数据帧类似，主要区别在于远程帧没有数据场。 注： RTR 位是区分数据帧与远程帧的标志，对数据帧， RTR=0；对远程帧， RTR=1。 在 SJA1000 中，发送节点对以上两种帧的装载方式是通过向 SJA1000 的发送缓冲器（ 13B）中写入数据实现的。标准格式使用前 11B，具体放置内容为： 字节 1： IDE RTR X X DLC3 DLC2 DLC1 DLC0 nts 5 字节 2： ID.28 ID.27 ID.26 ID.25 ID.24 ID.23 ID.22 ID.21 字节 3： ID.20 ID.19 ID.18 X X X X X 字节 4字节 11:待发送的实际数据 ,对远程帧无效 。 图 3： CAN 标准帧的放置 扩展格式使用整个的 13B 发送缓冲器 ,具体放置内容为 : 字节 1： IDE RTR X X DLC3 DLC2 DLC1 DLC0 字节 2： ID.28 ID.27 ID.26 ID.25 ID.24 ID.23 ID.22 ID.21 字节 3： ID.20 ID.19 ID.18 ID.17 ID.16 ID.15 ID.14 ID.13 字节 4： ID.12 ID.11 ID.10 ID.9 ID.8 ID.7 ID.6 ID.5 字节 5： ID.4 ID.3 ID.2 ID.1 ID.0 X X X 字节 6字节 13：待发送的实际数据，对远程帧无效。 图 4： CAN 扩展帧的放置 3. 错误帧 数 据 帧不 同 节 点 提 供 的错 误 标 志 的 叠 加错 误 界 定 符错 误 帧 帧 间 空 间 或 过 载 帧图 5：错误帧结构 CAN 总线的通信错误包括：位错误、填充错误、 CRC 错误、形式错误、应答错误，并且有两种形式的错误标志：活动错误标志和认可错误标志，前者由 6 个连续的显性位组成，后者由 6 个连续的隐性位组成。报文传输过程中，所有其他节点若 检测到某一节点出错，即于下一位开始发送错误帧，通知发送端停止发送。 错误界定符包括 8 个隐性位，错误标志传送之后，每一站就开始发送隐性位 ， 并一直监视总线直到检测出一个隐性位（说明此时总线上各站点都完成了错误标志的发送），再发送其余 7 个隐性位。 nts 6 4. 过载帧 各 节 点 过 载标 志 的 叠 加过 载 界 定 符帧 间 空 间 或 过 载 帧过 载 帧帧 结 束 或 错 误 界 定 符 或 过 载 界 定 符图 6：过载帧结构 当某接收器因内部原因等，要求缓发下一个数据帧或远程帧时，它向总线 发 过载 帧。 过载标志由 6 个显性位组成，过载界定符包括 8 个隐性位。过载标志传送后，每一站就开始发送隐性位并一直监视 总线直到检测出一个隐性位（说明此时总线上各站都完成了过载标志的发送），再发送其余 7 个隐性位。 5. 帧间空间 帧 帧帧 间 空 间间 歇 场 总 线 空 闲 图 7：帧间空间结构 帧间空间用于把数据帧或远程帧与前面的帧隔开。 间歇场包括 3 个隐性位。 总线空闲时，总线上电平为隐性，直到出现帧起始 SOF。 第三章 CAN 控制器 SJA1000 及总线收发器 PCA82C250 3.1 SJA1000 简介 3.1.1 SJA1000 的主要特点 SJA1000 是一种独立的 CAN 控制器，主要应用于汽车和 一般工业环境。 【 9】 主要特点有： 1. 同时支持两种 CAN 模式 BasicCAN 和 PeliCAN，可通过设置时钟分频 寄 存器CDR 中的 CAN 模式位来选择使用哪种 CAN 模式； 2. 引脚和电气特性 与 PCA82C200 独立 CAN 控制器兼容； 3. 同时支持 11 位（标准格式）和 29 位（扩展格式）识别码； 4. 设有 64B RXFIFO 和 13B 发送缓冲器； 5. 使用 24MHZ 时钟频率，传输速率可达 1Mbps。 3.1.2 SJA1000 硬件配置 1. SJA1000 的模块结构 nts 7 图 8： CAN 控制器 SJA1000 的 模块结构 1） IML： 解释来自 CPU 的命令，控制 CAN 寄存器的寻址，向主控制器提 供中断信息和状态信息。 2） TXB：存储发送到 CAN 网络上的完整信息，长 13B。由 CPU 写入， BSP 读 出。 3） RXB： CPU 与 ACF 之间的接口， 13B，是 RXFIFO（ 64B）的一个窗口。 4） ACF： 8B，把它其中的数据和接收的识别码相比较，以决定是否接收信息。 5） BSP：控制数据流，执行错误检测、仲裁、填充、错误处理 。 6） BTL：监视串口的 CAN 总线和处理与总线有关的位时序，包括硬同步和软同步。 7） EML：接收 BSP 的出 错报告，通知 BSP 和 IML 进行错误统计。 2 SJA1000(DIP 封装 )的引脚图 图 9： SJA1000 的引脚 注： 1） AD7AD0 为多路地址 /数据总线； 2） CLKOUT 输出频率可由时钟分频寄存器（ CDR）的 CD.2、 CD.1、 CD.0 位设置； 3） XTAL1、 XTAL2 接 24MHZ 晶振； 4） MODE 为 1 表示 Intel 模式； 5） 用于中断微控制器，低电平有效。 3.1.3 SJA1000 的主要内部寄存器 nts 8 1. 模式寄存器 MOD（ 地址 0） 对所有寄存器的写操作都必须在复位模式中才能进行。 对 MOD.0 写 1 即进 入复位模式；对 MOD.0 写 0 即进入工作模式。通过设置 MOD.3（ AFM） 位来决 定 滤波模式 ： AFM=1,选择单滤波器模式； AFM=0,选择双滤波器模式。 2. 命令寄存器 CMR（地址 1） CMR.2（ RRB） =1,释放 RXFIFO 内存空间； CMR.1（ AT） =1，等待中的发送请求被取消； CMR.0（ TR） =1，发送请求，信息被发送。 3. 状态寄存器 SR（地址 2） SR.0（ RBS） =1,表示 RXFIFO 中有可用信息； SR.1（ DOS） =1,表示 RXFIFO 中无足够的存储空间（溢出）； SR.2（ TBS） =1,表示 CPU 可以向发送缓冲器中写信息，=0，表示发送缓冲器被锁定； SR.3（ TCS） =1,表示发送完毕，最后一次发送已被成功处理； SR.4（ RS） =1,表示正在接收信息； SR.5（ TS） =1，表示正在发送信息； SR.7（ BS） =1，表示总线关闭。 4. 时钟分频寄存器 CDR（地址 31） CDR.7=0,选择 BasicCAN 模式， CDR.7=1,选择 PeliCAN 模式； CDR.2CDR.0 的组合可以选择 CLKOUT 的输出频率，选择方式如下： 表 1： SJA1000 的 CLKOUT 频率选择 CDR.2 CDR.1 CDR.0 时钟频率 0 0 0 fosc/2 0 0 1 fosc/4 0 1 0 fosc/6 0 1 1 fosc/8 1 0 0 fosc/10 1 0 1 fosc/12 1 1 0 fosc/14 1 1 1 fosc 5. 验收代码寄存器 ACR0ACR3（ 地址 16地址 19）和验收屏蔽寄存器 AMR0AMR3（地址 20地址 23） 下面以单滤波器模式为例，简单介绍一下 CAN 的报文 滤波技术。 无论标准帧还是扩展帧，接收信息时的滤波操作如下： 图 10：接收 CAN 报 文时的单滤波操作 由上图可以看出，当验收屏蔽位为 1，不管信息位如何，都不会对结果产生影响， nts 9 因 而设置 AMR 相应位为 1，可以将相应的信息位定为不影响。 1）标准帧 标准帧的滤波使用 4B 验收滤波器的前 2B。 ACR0（地址 16） 7 6 5 4 3 2 1 0 AMR0（地址 20） 7 6 5 4 3 2 1 0 ID.28 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ID.21 ACR1（地址 17） 7 6 5 4 AMR1（地址 21） 7 6 5 4 ID.20 . . . ID.18 RTR 图 11：接收 CAN 标准帧时的单滤波器配置 2）扩展帧 扩展帧的滤波使用整个的 4B 验收滤波器。 ACR0（地址 16） 7 6 5 4 3 2 1 0 AMR0（地址 20） 7 6 5 4 3 2 1 0 ID.28 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ID.21 ACR1（地址 17） 7 6 5 4 3 2 1 0 AMR1（地址 21） 7 6 5 4 3 2 1 0 ID.20 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ID.13 nts 10 ACR2（地址 18） 7 6 5 4 3 2 1 0 AMR2（地址 22） 7 6 5 4 3 2 1 0 ID.12. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ID.5 ACR3（地址 19） 7 6 5 4 3 2 AMR3（地址 23） 7 6 5 4 3 2 ID.4 . . . . . . . . . . . . . . ID.0 RTR 图 12：接收 CAN 扩展帧时的单滤波器配置 6. 总线定时寄存器 BTR0（地址 6）和 BTR1（地址 7） 1） BTR0 表 2：总线定时寄存器 0 位 7 位 6 位 5 位 4 位 3 位 2 位 1 位 0 SJW.1 SJW.0 BRP.5 BRP.4 BRP.3 BRP.2 BRP.1 BRP.0 系统时钟 TSCL= 2*TCLK*（ 32*BRP.5+16*BRP.4+8*BRP.3+4*BRP.2+2*BRP.1+BRP.0+1） 其中， TCLK 为晶振周期 =1/24M s。 同步跳转宽度 TSJW=TSCL*（ 2*SJW.1+SJW.0+1） 下面先简单介绍一下 CAN 总线中的位定时与位 同步。 CAN 总线的一个位时间通常包括同步段、相位缓冲段 1 和相位缓冲段 2。 同步段用于同步总线上的各个节点，在此段内期望有一个跳变沿出现，占用时间为 1 个系统时钟 TSCL。如果跳变沿出现在同步段之外，那么沿与同步段之间的长度叫做沿相位误差。如果沿相位误差为正，则相位缓冲段 1 被增长；如果沿相位误差为负，则相位缓冲段 2 被缩短。增长或缩短的上限与同步跳转宽度 TSJW 相等。 2） BTR1 表 3：总线定时寄存器 1 位 7 位 6 位 5 位 4 位 3 位 2 位 1 位 0 SAM TSEG2.2 TSEG2.1 TSEG2.0 TSEG1.3 TSEG1.2 TSEG1.1 TSEG1.0 SAM=0,采样 1 次，在相位缓冲段 1 的终点对总线上电平进行读取（适合于高速总线）； SAM=1,采样 3 次，分别在相位缓冲段 1 的终点及其前两个系统时钟处和前一nts 11 个系统时钟处对总线上电平进行读取（适合于低中速总线）。 相位缓冲段 1=TSCL*（ 8*TSEG1.3+4*TSEG1.2+2*TSEG1.1+TSEG1.0+1） 相位缓冲段 2=TSCL*（ 4*TSEG2.2+2*TSEG2.1+TSEG2.0+1） 7. 输出控制寄存器 OCR（地址 8） 对 OCR 的操作可以确定 CAN 控制器的输出方式，并建立起符合 CAN 总线要求的电平逻辑所需输出驱动器的配置。 8. 中断使能寄存器 IER（地址 4） IER 控制了诸如错误报警、仲裁丢失、唤醒、数据溢出、发送及接收等中断的使能与否。 3.2 PCA82C250 简介 3.2.1 PCA82C250 的主要特性 ： 1. 完全符合“ ISO11898”标准； 2. 高速率，最高速率可达 1Mbps； 3. 斜率控制，降低射频干扰； 4. 差分接收器，抗共模干扰； 5. 防止电池和地之间发生短路； 6. 低电流待机模式。 3.2.2 PCA82C250 的硬件配置 1. PCA82C250 的模块结构 图 13： CAN 总线收发器 PCA82C250 的内部结构 1） PCA82C250 驱动电路内部具有限流电路，可防止输出级对电源、地或负载短路； 2） PCA82C250 采用双线 CANH、 CANL 差分驱动，有助于抑制恶劣环境下的瞬变干扰。 nts 12 2. PCA82C250 的引脚图 图 14： PCA82C250 的引脚 3.2.3 PCA82C250 的工作模式 1. 高速模式（ VRs0.75Vcc,通常将 Rs 脚接高电平） 这种模式下，发送器被关闭，接收器转至低电流 。如果在总线上传输一个报文，系统可被重新激活。 第四章 CAN 采集控制器 的 硬件 设计 CAN 总线的节点，一般是一个计算机系统，这个系统具有 CAN 总线的通信功能，实现这项功能的是 CAN 总线通信模块，它 由 CAN 网络控制器和 CAN 控制接口芯片组成。下图就是一个常用 CAN 节点的结构： 总 线 收 发 器总 线 控 制 器P C / 微 处理 器 系 统控 制 算 法传 感 器 / 执行 器 接 口C A N 总 线图 15：常用 CAN 节点的结构 4.1 运算放大器与 AD 转换器 的连接 nts 13 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t leN u m be r R e v i s i onS i z eBD a t e : 6- J un - 20 07 S he e t o f F i l e : D : 我的学习专区 毕业设计 l i ns hi xu 1.D d b D r a w n B y :1o u t11i n -21i n +3V D D42i n +52i n -62o u t73o u t83i n -93i n +10G N D114i n +124i n -134o u t14U2T L C 22 54C71uC81uC51uC61uA01A12A23A34A45A56A67A78A89A911A 1 012U1T L C 15 43R21KC30.1 uD21N 40 07R31KC40.1 uD31N 40 07R41KC10.1 uD41N 40 07R11KC20.1 uD11N 40 071234J1C O N 4模入 4模入 1模入 2模入 3+5图 16： TLC2254 与 AD 转换器 的 电路连接 图 运算放大器采用 TLC2254，它是一种四路运算放大器，功耗和噪声都很低，并增加了轨对轨输出的功能，使其在 AD 转换的接口上有很大的机会。如图 16， TLC2254每路的 in-与 out 相连， in+接模拟量输入，放大后的结果送至 AD 转换器的前四个通道。 4.2 AD 转 换器与单片机的连接 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t leN u m be r R e v i s i onS i z eBD a t e : 6- J un - 20 07 S he e t o f F i l e : D : 我的学习专区 毕业设计 l i ns hi xu 1.D d b D r a w n B y :P 2. 728P 2. 627P 2. 526P 2. 425U1A T 89 S 52C20.1 uC110u+5R510KR11K+5 +5A01A12A23A34R E F -13R E F +14V C C20CS15D A T A O U T16A D D R E S S17I / O C L K18E O C19U6T L C 15 43U2R610KR21K+5 +5U3R710KR31K+5 +5U4P 27P 26P 25P 27P 26P 25U5R810K+5R41K+5图 17： TLC1543 与单片机的电路连接图 AD 转换器采用 TLC1543，它具有 11 路外部模拟量输入，转换结果为 10 位数字量输出。它采用串行通信接口，靠外部时钟信号移位输出转换结果，这大大节约了单片机的引脚资源。如图 17， TLC1543 的 CS、 I/O CLOCK、 ADDRESS、 DATAOUT 脚分别通过nts 14 光耦与单片机引脚相连，单片机通过软件模拟 SPI 口，控制 TLC1543 的模入通道的选择以及读入 TLC1543 转换的结果。 4.3 状态量的采集 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t leN u m be r R e v i s i onS i z eBD a t e : 6- J un - 20 07 S he e t o f F i l e : D : 我的学习专区 毕业设计 l i ns hi xu 1.D d b D r a w n B y :U2R51KR110K+5U3R61KR210K+5U4R71KR310K+5U5R81KR410K+5P 2. 324P 2. 223P 2. 122P 2. 021U1A T 89 S 521234J1C O N 4状 4状 3状 2状 1图 18：状态量的采集电路 如图 18 为状 态量的采集电路，外部状态通过光耦与单片机引脚相连，单片机可以通过查询的方式随时检测外部系统的运行状态。 4.4 单片机与液晶显示器的 连接 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t leN u m be r R e v i s i onS i z eBD a t e : 12 - J un - 2 00 7 S he e t o f F i l e : D : 我的学习专区 毕业设计 l i ns hi xu 1.D d b D r a w n B y :P 0. 732P 0. 633P 0. 534P 0. 435P 0. 336P 0. 237P 0. 138P 0. 039P 3. 010P 3. 111P 3. 414U1A T 89 S 5212345678H D 44 7 80 数据线C O N 8123H D 44 7 80 控制线C O N 3D0D1D2D3D4D5D6D7使能端 ERSR / W液晶显示器使用日立公司的 HD44780 芯片，用于显示从总线上接收到的信息。 4.5 单片机与 CAN 控制器的连接 nts 15 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t leN u m be r R e v i s i onS i z eBD a t e : 2- J un - 20 07 S he e t o f F i l e : E : li ns hi xu .D d b D r a w n B y :P 3. 6( W R )16P 2. 7( A 1 5)28P 3. 7( R D )17P 3. 2( I N T 0)12P 0. 7( A D 7)32P 0. 6( A D 6)33P 0. 5( A D 5)34P 0. 4( A D 4)35P 0. 3( A D 3)36P 0. 2( A D 2)37P 0. 1( A D 1)38P 0. 0( A D 0)39A L E30X T A L 218X T A L 119U1A T 89 S 521 2U 2 A74 L S 14A D 7A D 6A D 5A D 4A D 3A D 2A D 1A D 0A D 7A D 6A D 5A D 4A D 3A D 2A D 1A D 0 Y124MC115pC215pWR6CS4R D / E5I N T16A D 72A D 61A D 427A D 528A D 326A D 225A D 124A D 023A L E / A S3C L K O U T7X T A L 19X T A L 210U3S J A 10 00R110M图 20：单片机与 CAN 控制器的电路连接图 单片机采用 AT89S52,它在 CAN 通信系统中起着承上启下的衔接作用。一方面，它可以将从传感器变换来的数字量存储、处理后连同标识符写到 CAN 控制器的发送缓冲区，让 CAN 控制器将数据发送给 CAN 网络上的其他节点；另一方面，它可以从 CAN 控制器的接收缓冲区读出数据，存储、处理后输出，驱动执行器的动作。 当单片机不是对 TLC1543 进行操作时， P2.7 脚总为高电平，选通 SJA1000，从而达到分时操作的目的。 当 SJA1000 处于发送或接收状态，若中断允许，则总有中断信号通过 SJA1000的中断脚向单片机发中断，通知单片机可以向 SJA1000 发送缓冲区写数据或从SJA1000 接收缓冲区读数据。 CLKOUT 脚可以通过时钟分频寄存器设置为二分频输出，即 CLKOUT 脚输出频率为 12M，作为单片机的 振荡频率。 4.6 CAN 模块地址的硬件设置 及控制参 数设置 nts 16 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t leN u m be r R e v i s i onS i z eBD a t e : 12 - J un - 2 00 7 S he e t o f F i l e : D : 我的学习专区 毕业设计 l i ns hi xu .D d b D r a w n B y :R110KR210KR310KR410K+5S1 S W - P BS2 S W - P BS3 S W - P BS4 S W - P BP 1. 01P 1. 12P 1. 23P 1. 34U1A T 89 S 52图 21： CAN 模块地址的硬件设置 及控制参数设置 电路 按照 CAN 协议，每个 CAN 信息帧都有其惟一标识。最简单的方法就是系统中一个模块接收同一种标识的信息帧，这个信息帧的标识实际上就是 它的接收模块的地址。模块地址可以用硬件设置，如图为独立式按键的键盘接口。很容易看出，按键 处于导通状态，其相应 的位处于低电平；相反，开关开路，则相应的位为高电平。系统启动后， 单片机读入 P1 口低四位的电平逻辑作为模块地址。 同时在系统运行时，键盘可用来设置控制参数。 4.7 CAN 控制器与 CAN 总线收发器的连接 nts 17 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t leN u m be r R e v i s i onS i z eBD a t e : 2- J un - 20 07 S he e t o f F i l e : E : li ns hi xu .D d b D r a w n B y :T X 013R X 019T X 114R X 120U3S J A 10 00G N D1V i n2V o ut40V3U1B O 5O 5- W 25V C C8EN7IN3V D D2G N D5O U T6U46N 13 7V C C8EN7IN3V D D2G N D5O U T6U26N 13 7R1390V C CV D DR3390R2390T X D1R X D4V R E F5U5P C A 82 C 25 0R4390图 22： CAN 控制器与 CAN 总线收发器的电路连接图 CAN 控制器采用 SJA1000，它具有完成 CAN 高性能通信协议所需求的全部必要特性。 SJA1000 的 TX1 引脚悬空， RX1 引脚的点位必须维持在
- 温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明，都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等，如果需要附件，请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸，网页内容里面会有图纸预览，若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 人人文库网仅提供信息存储空间，仅对用户上传内容的表现方式做保护处理，对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑，并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容，请与我们联系，我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
人人文库网所有资源均是用户自行上传分享，仅供网友学习交流，未经上传用户书面授权，请勿作他用。
川公网安备: 51019002004831号