现场总线CAN实验指导

1、现场总线can实验指导刖言can（controller area network）总线诞生和发展于汽车工业口动控制，是两线制”多主对 等”总线型拓扑网络，能有效地支持较高安全等级的分布实时控制系统，是唯一有国际标准 的现场总线（field bus）o不少知名的半导体产家都住产can控制器芯片，不管是哪种产品, 都是严格遵守已经指定的can的规范和国际标准。因此 只耍掌握了一种，其余的就可以 触类旁通。sja1000是philips半导体公司推出的独立式can控制器，本实验中，就是以 sjai000分别与pc机和单片机接口纽成不同的can节点。现有的can标准协议有两个： can2.0a和can

2、2.0b。木实验中，默认采用的协议标准是can2.0b标准。当然，也可以 通过设置相应的寄存器来使sja1000按照can2.0a的方式工作。本实验装置，包括了计算机的“can实验”软件、硬件电路和智能can节点的应用 层程序三个部分。硬件电路主要是山单片机、sja1000. pca82c250、1sp电路和一些输入 输出电路构成（详见附录2）0按逻辑功能來划分，硬件电路可以分为两部分：转换器 （epp-can）和智能can节点（can节点）;而计算机端的“can实验”软件，则由vb.6 编写而成，能够完成的实验内容包括初始化、数据发送与接收、对can节点的访问和对硬 件输入输出的控制等。在硬

3、件电路上包含有isp下载线（只适用于stc系列单片机，硬件 电路留有其它系列单片机的isp接口，详见附录3）,方便实验者设计并下载自己的can通 信程序。由于时间和水平不足，部分实验的制作和安排有些匆忙，难免有错谋和不足，希望老师 同学们指出，并欢迎一起來讨论！请注意：1. 由于这个实验装置要求使用并口的epp模式，而一般情况下，并口是处于spp模式的。 所以在有些计算机上，使用这个实验软件之前，必须重启计算机到cmos里修改并口的工 作模式和并口的端口地址/中断号。具体做法是：重启计算机，按“del”进入cmos设置，找到并口的选项：on board parallel （不 同计算机的这个并

4、口选项的位置是不同的）。设置并口的工作模式为epp模式；设置并口端 口地址/中断号为378h/irq7；2. “can实验”这个软件的数据的主要输入输出格式为16进制（hex）,在输入数据时， 请不要把进制符号输入进去。例如：要输入16进制数“78h”，正确：直接输入“78”。（不要引号，不要空格）错误：“78h”、“0x78”、“&h78” 等。3. 最好在实验开始之前，把显示器的分辨率调到1024*768或更高的分辨率。4. 在实验过程中，帮助文件可以帮你解决经常出现的问题。在附录2和附录3中，有相关 的硬件电路图和各个跳线接口的介绍，实验之前和实验过程中可以作为参考。附录4中有

5、一个完整的can通信程序，仅供参考。2007.12.15目录实验一：can控制器sja1000入门3实验二：can节点的数据发送接收6实验三：can节点的访问与控制9实验四：can总线竞争与总裁实验13实验五：设计性实验，编写can节点的简单通信程序15附录1：计算机与sja1000的接口介绍附录2：硬件电路原理图附录3：实验装置接口及跳线附录4： 一个can通信源程序实验一 can控制器sja1000入门一. 实验冃的1. 熟悉can实验硬件和软件，熟悉基木的界面操作和和关的硬件知识。2学习can控制器sja1oo0的的初始化过程，包括模式设置、滤波器设置、波特率设 置和sja1oooj2作

6、方式设置等。掌握寄存器的设置打访问方法。3.理解在pelican模式下，涉及到的所有寄存器的作用和意义。二. 实验内容1 准备工作计算机上的软件是通过并口来访问sja1ooo的，并口与sja1ooo的接口在附录1中冇 介绍。止式做实验z前。应该确认一下你的实验破件是否连接止常，请按照以下要求进行确认:a. 实验装迸的硬件电路上，sja1ooo是通过并口与计算机通信，请确认实验硬件 与计算机的并口连接是否正确、各接口是否连接牢固，如呆连接头出现松动，请压紧。 插拔并口的时候请不要太用丿j。电路背面较锋利，小心被划伤。b. 在每一个实验硬件上，都包括了两个can接口。分别是：并口can装换器的 c

7、an接口和智能can节点的can接口。实验开始之前请确认这两个can接口已经 连通。如果没有连接好，请用跳线把她们连接起来，can总线的正确接法是(canh-canh, canl-canl),注意不要把 canh 和 canl 连在一起。c. 当总线上冇多于2个can节点的时候，请把82c250的终端匹配电阻并接在 canh 与 canlz间。d. 请确认电路板的电源连接正确(5v电源)。不要把电源接反了。2. 熟悉can实验软件。从“开始i所有程序”中找到“现场总线can实验”，点击并打 开，其主界面如图mo宙口视（3i can基础实脸2 can单节点实験sja1000初妲化数据发送实验节点

8、參数査询数据接收实验参数设査及査诲网络叙n工員22:50:4722:50:4822:50:4922:50:4922:50:49及件加输用3文霁使的数加及参当当 常有星口1 lpt1未知欢迎试用eg验软件图1-1 “can实验”软件的主界面主界面中，包括4个部分。分别是基础实验、节点实验、网络检测和扩展实验。 接下來，就是连接碳件设备。点击菜单“添加i添加转换器”，然后在显示出的窗口点击“添加”，即可完成这一步（如果硬件没有及时上电，请等待硬件上电）图2。图12添加转换器2. 成功添加转换器后，就可以开始做垄础实验。在主界面点击进入“sja1000初始化”。 如图3所示。图13这是我门这次实验的

9、氓验操作界面。3. 参考教材的sjaiooo相关初始化流程，在图3这个界面完成对sja1000的初始化工 作，包括对模式寄存器、滤波器、波特率控制器和输出控制寄存器等的设置。三. 实验要求1 掌握sja1000的初始化流程，并根据以下要求进行初始化：a：滤波器设bs (h)为数值符号，输入的时候不要写h。acr3=55 (h), acr2=aa (h), acr1=()1 (h), acr0=65 (h)；amr3=00 (h), amr2=0f (h), amr1=ff (h), amro=ff (h)b：波特率等：btr0=31 (h), btr1 = 1c (h) -> (10kb

10、ps)c： sja100()的工作协议(方式)sjaiooo按照can2.0b协议工作(cdr)；禁止clockout引脚输出。d： sjaiooo的滤波器模式为单滤波。2. 仔细观察实验过程，并记录sjaiooo在不同模式下(mode=01h,蚩h), acr3-acr0、 amr3-amr0 什么不同的地方，并分析原因。.3. 在实验报告上曲出sjaiooo的初始化流程图。实验二can节点的数据发送与接收一. 实验目的1.进一步掌握can控制器sja1000的寄存器设置2. 掌握can节点的数据发送过程，can2.0b协议下的扩展格式数据帧的发送。3. 掌握can节点的数据接收过程，can

11、2.0b协议卞的扩展格式数据帧的接收。二. 实验内容1. can节点的自发自收发送蠶通需豐菜单添加转换器（其实也是一个can节点）。添加成功麻进入数据步*h茯取当前伏恋:伏态寄存磊:|读状态| 状态未知步*2-发送级冲区地址发送缓冲区首i eltu82： o<ex)|苑观 i步*4 命令发送益严i -*1 skr cdo rr at tr厂厂厂厂厂厂厂厂步験3塔发送綾冲区数齋控制字节：包括长度.宦类型.禎格式 妬为88h)目的帧id : 4个字节.耳中低3位不可识别，建议设为0数齋内容:町以发送计字节的内容空jw认为是数18040id1 ido dan dat6 dats dat4 da

12、t3 dat2 dat1 datofe fe fe fe fe fe fe fi tl fe tl tl tl空則款认为：ooh塔缓冲区dnitr)滴除总钱伏态：发送完成状态：未知接收缓冲器状态：未知雄完成状态：未知磁伏亦：未知摄收缓沖甜状态：未知自按收的数据，当前位置:主界面一can自收发图21 “发送数据”操作界面按照上血提示的步骤，并参考教材的相关流程，一步一步地进行实验。2. 通过主界面进入can数据接收界而。can数据接收实验的流程与发送流程有所不同, 请仔细观察你每一步的操作结果，并记录下来。图22。步骤1 一枝取当前状态状态寄存器(sr)总线状态：未知发送完成状态：未知错误状态：

13、未知接收缓冲器状态：未知发送状态：未知数据溢岀状态：未知接收状态：未知接收缓冲器状态:未知步骤2接收缓冲区地址if® l 匀预备步骤：发送一次数据自接收方式生成一接收数据，作为后续步骤的比较对象con id3 id2 id1 ido di d2 d3 d4 d5 d6 d7 d8发送i步骤3接收数据地址名称fecohfeid3feid2feidlfeidofedlfed2fed3fed4fed5fed6fed7fed8内容1re51读取读取读职读取读取读取读取读取读取读取读取读取读取步骤4 一释放接收缓冲区宓存器i写命令|当前位置：主界面-yan按收数帀图22 “接收数据”操作界面3

14、. 实验屮可能要用到的相关寄存器值及意义：0.模式寄存器(mode)mode=oxou 0x09、0x0d： sja1000已经进入了复位模式，这个时候不能进行数据 接收发送。mode=ox()8. 0x0c： sja1000工作在正常模式下，允许数据的收发。1. 命令寄存器(cmr).命令寄存器的各种值的意义：cmr=0x01:普通方式发送一个数据cmr=0x02:紧急发送当前数据，如果前依次的发送没冇完成，撤消前一次发送.cmr=0x04:释放数据接收缓冲接收区cmr=()x()8:清除数据溢出cmr=0x10:以自接收方式发送数据2. 状态奇存器(sr).状态寄存器反映的是sja1000

15、的当前活动状态.读取这个的值可以知道当前的sja1000是否允许接收和发送数据.状态寄存器共冇8位,每一位都表示不同的状态.sr.7:总线状态.sr.7=1:总线关闭,sja1000不参与总线活动,有可能是总线错误引发的.sr.7=0:总线正常sr.6:错课状态.sr.6=1:出现错误，至少一个错谋计数器达到或超过报警限额(0x60).sr.6=0:正常sr.5:发送状态.sr.5=i:sja1000正在发送报文.sr.5=():空闲sr.4:接收状态.sr.4=l:sja1000正在接收报文.sr.4=0:空闲sr.3:发送完成状态.sr.3=1:完成，最后一次已经发送成功sr.3=0:先前

16、请求的发送还没冇完成sr.2泼送缓冲区状态.sr.2=1:释放，可以想发送缓冲区写报文.sr.2=():锁定，不能访问发送缓冲区sr.1:数据溢岀状态.sr.1 = 1:溢出，报文丢火sr.l=0:正常sr.0 :接收缓冲器状态.sr.()=1:存在有效报文.sr.cm):没有报文三. 实验要求1. 要求掌握can的数据发送接收过程，了解状态寄存器在数据帧传送过程中的作川。2. 要求掌握can2.0b协议卜can数据帧的纽成格式，认识can的1d号(acr3, acr2, acr1, acr0)与数据帧id号的关系，认识在操作模式下,sja1000的发送缓冲 区的首地址、内容及意义。3. 在实

17、验报告上，分別画出数据发送和数据接收流程图。实验三can节点的访问与控制一. 实验目的1. 进一步掌握can2.0b的数据帧格式，理解由id号(acr3-acr0)与接收屏蔽寄存 器(amr3-amr0)组成的验收滤波器的作用。2理解can数据帧的标识符与目的can节点滤波器的匹配关系。二. 实验内容1. “节点参数查询”：查看在一个运行正常情况fcan节点的寄存器内容。请看图31。图3-1读取can节点的部分寄存器2“.外设控制实验”：在can节点运行正常的情况下，通过上位机与can节点上单片 机约定的格式，访问can节点的各种外部输入输出设备。体验在can网络条件下，对硬 件设备的可靠及便

18、捷的控制方式。请看图3-2。cam对8位led的绘制led旻示jl2心|it型电机揑制步:枝取当it状裔状态奇存器：ifeiit101112131415161718191a名称conid3id2id1idodid2d3d4d5d6内容88id3id2id1ido057fdat对蜂呜器的访问帧格式:作用访问can点（id3. id2. id1.ido)±的蜂鸣器.选择蜂鸣器.并让它呜叫，8840 223310057fff0选择蜂鸣器，并停止鸣叫，8840 223310057fff0总线伏态: 林发送芫成状态：橹误伏态: 林接收缓冲聽状态：未知发送畑:未知数据溢岀状态:未知接收状态: 林

19、接收缓冲器状亦:步奖2：向发送拔冲区写入数据览址10111213141516171819!a ib 1c名渝c0hid3 id2 id1 id0di d2d3 md5 d6 d7d8内容【r t "r *r1 1 1 1 1 1 1塔入数捋:渎状态；状态未知金令奇存«1:关闭r伶止图32对can节点外设的访问与控制3. “网络检测工具”：用于査看can总线的活动情况，查看并分析can数据帧的内容 及格式等。请看图3-3ocah分析工具4. “can网络控制”：简单化的外设控制实验，允许对3个以上的can节点进行访间 与控制。请看图3-4。这里实际是一个智能can节点接受pc

20、命令而控制3个外设？ ？图3-4简易外设控制在每一个操作界面，都有以上实验内容的详细操作过程和帮助文件，请仔细参考这些文 件，并认真观察你的操作结果。三。实验要求1. 了解如何通过can总线來访问和控制硕件设备，认识单片机与输入输出设备的硕件接2. 理解can节点的id号(acr3-acr0)与其优先级的关系。实验四can总线竞争与仲裁实验一. 实验冃的进一步理解can总线的非破坏性仲裁机制的原理，了解can报文的id号与具优先级 的关系。二. 实验内容木次实验的主要内容是使两个can节点连续发送can报文，通过观察计算机接收到 的can报文数目來认识can的非破坏性总裁机制，认识报文的1d号

21、与一其优先级的关系。这一次的实验，主要是使用实验装置上的硬件和软件來制造总线冲突，然后在“can 实验“软件的界面上来观察总线冲突的结果。根据can的非破坏性仲裁原理：谁的报文优 先级高，那么他发送的报文越快；两个节点同时发送的时候，优先级高的报文可以不受破坏 地发送，优先级低的就只能退出发送，并等待总线空闲；多个节点同吋发送，最高优先级的 报文最先获得总线。根据这个原理，我们可以通过计算机接收到的数据报文数量來认识和理 解can总线的竞争与仲裁机制，既优先级越高的报文，其数量越多。在实验装置的最下端，位于两个晶振之间的“into “是总线冲突开关。如果把它拨到 左边，就可以连续的发送can报

22、文（id3=8位拨动开关的状态），如果拨到右边，就退出连 续发送状态。本次实验就是耍使用这个按钮。1.首先点击“can实验”软件，打开到“网络检测工具”，如图41所示。实验界面上 有一个“总线竞争”按钮。a 4-i实验界面2. 总线冲突需要两个节点同时发送才会出现。我们应该把两个实验板的can总线连接 起來，让这两个can节点竞争使用总线。（注意can总线的两根线的接法，不要接错了）3. 找到总线冲突开关“into”，位于实验板最下端，在两个晶振z间。先把它都拨到右 边，即“不发送can报文”。每个实验板的这个总线冲突开关都必须拨到右边。4点击实验界面上的“总线冲突”按钮，然后同时把两个板子上

23、的冲突开关拨到左边（记 住，是同吋）。在5-10秒种后，把开关拨回到左边，即退出发送。这个吋候，可以观察到， 实验界面上显示接收到儿十到儿百个can报文，你可以根据这些报文的数量來分析can 总线的仲裁过程和仲裁结果。注意：在步骤4屮，总线冲突的时间不要太长，否则容易使计算机软件的缓冲区溢岀。冲突 时间一般控制在5-7秒z间为好。三. 实验要求重复进行23次冲突实验，并按id号统计接收到的数据报文数量，根据报文数量的对 比來分析其优先级的关系。实验五can通信程序的设计设计要求：1. 能够正确地将sja1000初始化。初始化设置为：can总线波特率为10kbps；滤波 器模式为：单滤波；禁止c

24、lkout输出；sja1000工作在pclican模式（29bit）。2. 能够发送数据。正确地把数据发给上位机，与上位机（计算机）进行通讯。3. 能够接收到数据。山上位机提供一种或多种硬件设备的访问渠道。（定义控制信息, 数据帧格式，并解释数据帧的内容，根据相应的数据内容来控制相关的硕件，如蜂鸣器等）调试的并通过isp下载到单片机。使用stc类型单片机的isp下载软件，把你所写好 的目标程序写进stc单片机中，并调试该程序。（提示：可以参考附录中的源程序）1sp简介：isp （在系统编程）是烧写单片机的一种简便、经济的方法；只需要添加极少的硬件， 完成单片机的烧写功能；可以把你的目标程序（*

25、。hex）通过isp硬件下载到单片机屮。stc89系列单片机的isp接口是串口（03.0、p3.1）。在实验装査上的左上角就是stc 单片机的isp接口，使用的吋候需要用跳线连接起来（jp13-jp5）。附录i计算机与sjaiooo的接口木实验装置是通过并口来连接计算机和实验板上的sja1ooo的。计算机的并口标准是 25针，而在本实验装置中，实际连接到唤件电路板的只冇20针。并口的每个引脚的定义请 参考相关资料，这里就介绍了。计算机sjaiooo的接口如下。附录2电路原理图emdp“电帳ginmmz:二一一 rw=亠一一le_a_、/、歹j至一弐_=_二三三三三三三_ifkdw*皿2昨旺hk

26、hiaj ajiw mil«二-sirj幷瞬o附录3实验装置接口及跳线可调电压拟畳输入通道终端匹配电阻stc单片机is段田 lmax232 c林花a；州串口isp电源 74ls04 |> 7jj00 > 74ls04 |2oh并行接口sja1000gilog爺rinnrioriririnri rionririrn ! 11 i ljljljljljljljlj uljulj uljgnd电源.vcc 接口vcc由咼nc电师' gnd 炭口czje=2 s=)74ls164stc89c52>74ls24400 0 q 打 00d_ <3t电源开关|夏位电

27、源指示灯口口口口口a心 ) 4)厶 14、疋 1i鳩窗窗镐nnanabpdsja1000-、i 1宜流电机驱动接口at89s单片机isp扶口步逬电机驱动接口znazo szo0074ls273"tf * 4麗电源输岀 gnd vcccanhcanl宜流电机驱动接口继电器轅口直流电机直流电机电源 涉进电机菽口 ，步逬电机驱动裁口 涉进电机电源canh canl附录4 一个简单的can通信程序iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiih1 丄 丄丄 丄el*丄 2 丄

28、丄上 卜a采用 stc89c51+sja1000+pca82c250sja1oo0外部品体为16m扩展帧格式当 sja1ooo 正常工作时：reg_mode = 0x08上上 上上 卜 上上 上 卜丄 上 ttwvtw#包括xbyte函数等的声明 包括_nop_()函数等的声明#inckidc<rcg52.h> 单片机的寄存器说明文件#include<absacc.h>/» 明文件,#includevintins.h> 声明文件,/74ls273的选通地址，iii 74ls273来驱动8位发管二极管#include<stdio.h>#defi

29、ne led xbyte0xbf001led-*定义 sja1o00 各个寄存器fl勺t也址#define sja_reg_baseadd oxfeoo#define reg_mode xbytesja_reg_baseadd + 0x00#define reg_cmd xbytesja_reg_baseadd + 0x01#dcfinc reg_sr xbytesja_reg_bascadd + 0x02#define reg_ir xbytesja_reg_baseadd + 0x03#define regr_able xbyteisja_reg_baseadd + 0x041#defin

30、e reg_btr() xbytesja_reg_baseadd + 0x061 / #dcfinc reg_btr1 xbytesja_reg_bascadd + 0x07 #define reg_ocr xbytesja_reg_baseadd + 0x08 #define reg.test xbytesja_reg_baseadd + 0x09j #define reg.alc xbytesja_reg_baseadd + oxobj / #define reg_ecc xbytesja_reg_baseadd + 0x0c #dcfinc reg.emlr xbytesja_reg_b

31、ascadd + oxod #define reg_rxerr xbytesja_reg_baseadd + oxoe #define reg.txerr xbytesja_reg_baseadd + oxofj #define reg_acr0 xbytesja_reg_baseadd + 0x10 #define reg_acr1 xb ytesja_reg_baseadd + 0x11 #dcfinc reg_acr2 xbytesja_reg_bascadd + 0x12 #define reg_acr3 xbytesja_reg_baseadd + 0x13 #define reg.

32、amr0 xbytesja_reg_baseadd + 0xl4j #define reg.amr1 xbytesja_reg_baseadd + 0x15 #define reg_amr2 xbytesja_reg_baseadd + 0x16 #dcfinc reg_amr3 xbytesja_reg_bascadd + 0x17 #define reg_rbsa xbytesja_reg_baseadd + oxle #define reg.cdr xbytesja_reg_baseadd + oxlfj/ i丄丄丄丄丄卜丄丄丄丄匕卜a f/*全局寄存器及变最声明区*/unsigned

33、char s_data13;unsigned char r_data13;unsigned char ij,k;unsigned char can_rec_flag;/can 数据接收标志位函数声明区*/void delay(unsigned char x); void receive();/void mcunit(void);void sjanit(void);void send();以下为主程序avl>1# vl>/rj* <7* rp *7 rj% rp rj%rjw rj%<7* rp rj% rprjw rj% rj% ry* rprprp rj%rj% ry

34、* rp rp rp rp rp fmain()sp=0x60;mcunit(); sjajnitq;while(l)receive();if(can_rec_flag= 1)can_rec_flag=(); switch(r_data5) case 0x06:/can查询方式进行数据接收判断是否接收成功led=r_data7;s_data0=0x8 8;/cons_datal=0x33;/id3s_data2=0x22;/id2s_data =0x11;/id1s_data4=0xl 8;/idos_data5=0x06;scnd();/ledbreak;/switch/if /whilc

35、/main void mcunit(void)tcon=oxo; 外部屮断0,低电平出发方式ex()=1;ea = 0;允许外部屮断()关闭中断/* sja1000初始化*/*入口：无*/*出口：无*/*功能：初始化，单滤波，扩展帧格式。*/*参数：id3 id2 1d1 id0amr3 amr2 amr 1 amro转换器ii id：01、 22、33、40amr：ff、ff、ff、ffvoid sja_init(void)unsigned char i;for(i = 0;i < 125;i+);for(i = 0;i < 125;i+);for(i = 0;i < 12

36、5;i+);while(reg_mode& 0x01)!= 0x01) reg_mode=oxo 1;/在复位模式屮reg_ir_able = 0x00;/interrupt disablereg_btr0 = 0x45;reg.btr 1 =0x2b;/40k at i6mreg_ocr = 0xla; /normal mode,推挽输出reg.cdr = 0xc8; /pciican,旁路缓冲器,clock off,f/2reg.rbsa = 0x00; /接收缓存起始地址reg_acr0 = led; /0x40; /id3reg.acr 1 = 0xa8; /1d2reg_acr2 = oxa & id1reg.acr3 = 0xa8; /idoreg_amr0 = 0x00;reg_amr1 = oxff;reg.amr2 = oxff;reg_amr3 = o