CAN总线系统的设计与实现

时间：2008-04-29 09:45:00

关键字： CAN总线系统 BSP SE SJA1000

手机看文章

扫描二维码
随时随地手机看文章

[导读]在现场总线概念的出现到现在的近20年时间里，已经出现了好几种现场总线技术并走向成熟。其中CAN总线已被公认为几种最有前途的现场总线之一。

在现场总线概念的出现到现在的近20年时间里，已经出现了好几种现场总线技术并走向成熟。其中CAN总线已被公认为几种最有前途的现场总线之一。 CAN是一种由带有CAN控制器组成的高性能串行数据局域通信网络，是国际上应用最广泛的现场总线之一。最初，CAN被设计作为汽车环境中的微控制器通信，在车载各电子控制装置ECU之间交换信息，形成汽车电子控制网络。由于其具有通信速度快、可靠性高和性能价格比好等突出优点，它正越拉越广泛地应用于汽车、机械工业、纺织机械、农业用机械、机器人、数控机床、医疗器械、家用电器及传感器等领域。图1所示是典型的CAN总线节点的系统框图。

　　系统硬件设计

　　SJA1000独立CAN控制器是PHILIPS公司PCA82C200CAN控制器的替代产品，它是在完全兼容PCA82C200的基础上，增加了一种新的工作模式PeliCAN，SJA1000完全支持具有很多新特性的CAN2.0B协议。SJA1000的工作模式通过其内部的时钟分频寄存器中的CAN模式为来选择。SJA1000可以支持多种为处理器的时序特性，如Intel模式或Motorla模式，SJA1000与微处理器的接口非常简单，微处理器以访问外部存储器的方式来访问SJA1000。

　　TJA1050是控制器局域网CAN协议控制器和物理总线之间的接口，TJA1050可以为总线提供不同的发送性能，为CAN控制器提供不同的接收性能。TJA1050主要有以下特征：完全符合ISO 11898标准，最高速到达1Mb/s，输入级3.3V以及5V器件兼容，至少可以连接110个节点。本设计的微处理器为89C51负责初始化 SJA1000及通过控制SJA1000实现数据的接收和发送等通信任务，系统电路图如图2所示。

　　CAN控制器SJA1000的数据线AD0~AD7连接到51单片机的P0口，连接到基址为0xFA00的外部存储器片选信号，当访问地址 0xFA00~0xFA31时，CPU可对SJA1000执行相应的读写操作。SJA1000的、、分别与51对应的引脚相连，接51的使51可以通过中断方式访问SJA1000。

　　系统软件设计

　　本设计的系统由4个节点组成，一个节点由上位机通过并口转CAN总线的数据收发器构成，另外3个节点由图2所示的单片机CAN总线收发系统构成。单片机系统每秒发送一帧(8个字节)数据。连接上位机的CAN总线收发器有相应的上位机测试软件支持，本文主要介绍单片机CAN总线收发器的程序设计。图3是下位机软件的流程图。

　　系统设计的部分代码如下：

　　main()
　　{
Sja_1000_Init();     //初始化SJA1000
Init_Cpu();      //初始化CPU
Init_T0();       //初始化定时器
flag_init=0x00;
while(1)
{
if(rcv_flag)    //rcv_flag为接受标志位，有接收则单片机进行处理
{
   rcv_flag=0; BCAN_DATA_RECEIVE(rcv_data);
BCAN_CMD_PRG(0X04);
   disp_rec();
}
if(flag_sec)    //定时中断标志为，定时时间到则发送数据帧
{ flag_sec=0; send_data[0]=0xaa; send_data[1]=0x08; send_data[2]=DA1;
send_data[3]=DA2;
　　send_data[4]=DA3;
　　send_data[5]=DA4;
　　send_data[6]=DA5;
　　send_data[7]=DA6;
　　send_data[8]=DA7;
　　send_data[9]=DA8; BCAN_DATA_WRITE(send_data); BCAN_CMD_PRG(0X01);
}
if(err_flag)
{
   err_flag=0;
   disp_err();
Sja_1000_Init();
}
display(a); //循环显示接受数据

　　SJA1000的初始化过程包括申请进入复位状态，设置总线波特率，设置输出方式，开放错误中断、接受和发送中断。在进行数据发送时数据包前两个字节0Xaa、0X08为描述符，包括11位长的ID(标志符)1位RTR4位描述数据长度的DLC共16 位。BCAN_DATA_RECEIVE(rcv_data)，为89C51对SJA1000的读数据函数其具体函数定义：

　bit BCAN_DATA_RECEIVE(unsigned char *RcvDataBuf)
{
   unsigned char TempCount;
   SJA_BCANAdr = REG_STATUS;              //访问地址指向状态寄存器
   if((*SJA_BCANAdr&0x01)==0)               //判断报文是否有效
   {
      return 1;
   }
   SJA_BCANAdr = REG_RxBuffer2;             //访问地址指向接收缓冲区2
   if((*SJA_BCANAdr&0x10)==0)               //如果是数据帧
   {
     TempCount=(*SJA_BCANAdr& 0x0f)+2;      //计算报文中数据的个数
   }
   else
   {
    TempCount=2;
   }
   SJA_BCANAdr = REG_RxBuffer1;             //访问地址指向接收缓冲区1
   memcpy(RcvDataBuf, SJA_BCANAdr,TempCount);//读取接收缓冲区的报文
   return 0;
}

　　此函数仅限于CAN控制器接受数据，返回值如果为0表示接受成功，如果为1表示接受失败。

　　BCAN_DATA_WRITE(send_data)函数是89C51对SJA1000的写数据函数其具体定义如下：
　　bit   BCAN_DATA_WRITE(unsigned char *SendDataBuf)
　　 {
　　   unsigned char TempCount;
　　   SJA_BCANAdr = REG_STATUS;            //访问地址指向状态寄存器
　　   if((*SJA_BCANAdr&0x08) == 0)         //判断上次发送是否完成
　　   {
　　    return 1;
　　   }
   if((*SJA_BCANAdr&0x04)==0)          //判断发送缓冲区是否锁定
　　   {
　　     return 1;
　　   }
　　   SJA_BCANAdr = REG_TxBuffer1;        //访问地址指向发送缓冲区1
   if((SendDataBuf[1]&0x10)==0)        //判断RTR，从而得出是数据帧还是远程帧
   {
     TempCount =(SendData Buf[1]&0x0f)+2; //输入数据帧
　　   }
　　   else
　　   {
　　     TempCount =2;                     //远程帧
memcpy(SJA_BCANAdr,SendDataBuf,TempCount);
　　 return 0;
　　}