单片机和MCP2510的CAN息线通信模块设计

摘要　ｃａｎ总线上的分布式控制节点一般由单片机和可编程的ｃａｎ通信控制器组成。硬件方面介绍了节点的电路原理，软件方面给出了系统程序设计流程及其需要注意的问题。　　ｃａｎ（ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ　ａｒｅａ　ｎｅｔｗｏｒｋ）总线，即控制器局域网。由于具有高性能、高可靠性以及独特的设计，ｃａｎ总线越来越受到人们的重视。德国的ｂｏｓｃｈ公司最初为汽车监控和控制系统设计了ｃａｎ总线，现在，其应用已面向过程工业、机械工业、纺织工业、农用机械、机器人、数控机床、医疗器械及传感器等领域发展。ｃａｎ总线已经形成国际标准，并已经公认为是最有前途的现场总线之一。ｃａｎ总线规范已经被国际标准化组织制订为国际标准ｉｓｏｌｌ８９８，并得到众多半导体器件厂商的支持，推出各种集成有ｃａｎ协议的产品。ｃａｎ总线系统智能节点是网络上报文的接收和发送站，一般由单片机和ｃａｎ控制器或二者合二为一组成。　　ｍｃｐ２５１０是ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ公司生产的一种独立的可编程ｃａｎ控制器芯片。本文将介绍新型的独立ｃａｎ通信控制器ｍｃｐ２５１０，并给出其在ｃａｎ总线系统智能节点中的应用实例。　　１　ｍｃｐ２５１０芯片介绍　　ｍｃｐ２５１０是一种带有ｓｐｉ接口的ｃａｎ控制器，ｄｉｐ封装如图ｌ所示。它支持ｃａｎ技术规范ｖ２．ｏａ／ｂ。能够发送或接收标准的和扩展的信息帧，同时具有接收滤波和信息管理的功能。ｍｃｐ２５１０通过ｓｉ接口与ｍｃｕ进行数据传输，最高数据传输速率可达５ｍｂｐｓ，ｍｃｕ可通过ｍｃｐ２５１０与ｃａｎ总线上的其他ｍｃｕ单元通信。ｍｃｐ２５ｌｏ内含３个发送缓冲器和２个接收缓冲器，同时还具有灵活的中断管理能力，这些特点使得ｍｃｕ对ｃａｎ总线的操作变得非常简便。　　１．１　ｍｃｐ２５１０的主要特点　　◇支持ｃａｎｖ２．ｏａ／ｂ；　　◇具有ｓｐｉ接口，支持ｓｐｉ模式０，ｏ和ｌ，１；　　◇内含３个发送缓冲器和２个接收缓冲器，可对其优先权进行编程；　　◇具有６个接收过滤器，２个接收过滤器屏蔽；　　◇具有灵活的中断管理能力；　　◇采用低功耗ｃｍｏｓ工艺技术，其工作电压范围为３．０～５．５ｖ，有效电流为５ｍａ，维持电流为１０μａ；　　◇工作温度范围为－４０～＋１２５℃。　　１．２　结构及工作原理　　ｍｃｐ２５ｌｏ有ｐｄｉｐ、ｓｏｉｃ和ｔｓｓｏｐ三种封装形式。图２是ｍｃｐ２５１０的内部结构框图。ｃａｎ协议机负责与ｃａｎ总线的接口，ｓｐｉ接口逻辑用于实现同ｍｃｕ的通信，而寄存、缓冲器组与控制逻辑则用来完成各种方式的设定和操作控制。现结合其工作过程将各部分的功能、原理作一介绍。　　（１）收发操作　　ｍｃｐ２５１０的发送操作通过３个发送缓冲器来实现。这３个发送缓冲器各占据１４字节的ｓｒａｍ。第１字节是控制寄存器ｔｘｂｎｃｔｒｌ，该寄存器用来设定信息发送的条件，且给出了信息的发送状态；第２～６字节用来存放标准的和扩展的标识符以及仲裁信息；最后８字节则用来存放待发送的数据信息。在进行发送前，必须先对这些寄存器进行初始化。　　（２）中断管理　　ｍｃｐ２５１０有８个中断源，包括发送中断、接收中断、错误中断及总线唤醒中断等。利用中断使能寄存器（ｃａｎｉｎｔｅ）和中断屏蔽寄存器（ｃａｎｉｎｔｆ）可以方便地实现对各种中断的有效管理。当有中断发生时，ｉｎｔ引脚变为低电平并保持在低电平，直到ｍｃｕ清除中断为止。　　（３）错误检测　　ｃａｎ协议具有ｃｒｃｆ错误、应答错误、形式错误、位错误和填充错误等检测功能。ｍｃｐ２５１０内含接收出错计数器（ｒｅｃ）和发送出错计数器（ｔｅｃ）两个错误计数器。因而对网络中的任何一个节点来说，都有可能因为错误计数器的数值不同而使其处于错误一激话、错误一认可和总线一脱离３种状态之一。　　２　ｍｃｐ２５１０在智能节点中的应用实例　　利用ｍｃｐ２５１０和ｃａｎ总线收发器ｔｊａｌ０５０可构成一个ｃａｎ总线分布式测控网络。系统可包括一个主控制器和多个节点控制器，这种节点控制器可对电动机的电流、电压及周围的温度进行监控，其结构如图３所示。　　这种网络拓扑结构采用了总线式结构和无源抽头连接，且结构简单、成本低，因而系统的可靠性较高。其信息传输采用ｃａｎ通信协议，通信介质采用双绞线。由于ｃａｎ总线是基于发送报文的编码，不对ｃａｎ控制节点进行编码，故系统的可扩充