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can总线数据通信系统的设计大学毕业论文.doc
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CAN 总线数据通信系统的设计
太原科技大学课程设计论文
摘 要
现场总线是当今自动化领域技术发展的热点之一,被誉为自动化领域
的计算机局域网。它的出现为分布式控制系统实现各节点之间实时、可靠
的数据通信提供了强有力的技术支持。
CAN(Controller Area Network)
属于现
场总线的范畴,是一种多主方式的串行通讯总线,数据通信实时性强。与
其它现场总线比较而言,
CAN
总线具有通信速率高、容易实现、可靠性高、
性价比高等诸多特点。
本系统要在单片机中实现CAN总线的接口,通过CAN总线,实现两个
模块之间的数据通讯。系统主要由四部分所构成:PC机、微控制器80C51、
独立CAN通信控制器SJA1000和CAN总线收发器PCA82C250。微处理器
80C51负责SJA1000的初始化,通过控制SJA1000实现数据的发送和接收等
通信任务。CAN总线节点的软件设计主要包括三大部分:CAN节点初始化、
报文发送和报文接收。
本系统通过扩展 CAN 总线控制器 SJA1000,在单片机系统中实现了
CAN 总线的接口,并且编写了 SJA1000 的驱动程序,通过读写其的内部寄
存器,完成工作方式的设置、接收滤波方式的设置、接收屏蔽寄存器
(AMR)和接收代码寄存器(ACR)的设置、波特率参数设置和中断允许
寄存器(IER)的设置等基本操作;利用各基本操作,完成了对 SJA1000 的
初始化,并且实现了数据发送和接收。
太原科技大学课程设计论文
I
目 录
第 1 章 原理与方案...........................................................................................1
1.1 设计目的与要求 .......................................................................................1
1.2 CAN 总线介绍..........................................................................................1
1.3 设计方案 ...................................................................................................2
1.3.1 硬件设计方案 .............................................................................2
1.3.2 软件设计方案 .............................................................................4
第 2 章 硬件连接与说明...................................................................................5
2.1 硬件连接 ...................................................................................................5
2.1.1 模块使用说明 .............................................................................6
2.1.2 实验箱连线 .................................................................................6
2.2 CAN 总线控制器 SJA1000......................................................................6
2.3 CAN 控制器接口 PCA82C250 ................................................................7
第 3 章 软件流程图及说明...............................................................................8
3.1 软件流程图 ...............................................................................................8
3.1.1 主程序流程图 .............................................................................8
3.1.2 初始化子程序流程图..................................................................8
3.1.3 发送数据子程序流程图............................................................10
3.1.4 接收数据子程序流程图............................................................10
3.2 软件实现过程 .........................................................................................10
第 4 章 结果分析及心得体会.........................................................................12
4.1 结果分析 .................................................................................................12
4.2 心得体会 .................................................................................................13
太原科技大学课程设计论文
II
4.2.1 CAN 应用中的问题 ..................................................................14
4.2.2 CAN 总线的其他应用 ..............................................................14
附录 程序清单.................................................................................................15
参考文献.............................................................................................................23
太原科技大学课程设计论文
1
第
1
章
原理与方案
1.1
设计目的与要求
扩展
CAN
总线控制器,在单片机系统中实现
CAN
总线的接口,并编
写接口芯片的驱动程序。通过
CAN
总线,实现两个模块之间的数据通讯,
CPU
控制第一个模块发送
1
帧数据,第二个模块收到这帧数据并送至另一
个
CPU
的内部存储器。
1.2 CAN
总线介绍
CAN
全称为“
Controller Area Network
”,
即控制器局域网,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
通讯,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。
比如发动机管理、系统变速箱控制器、仪表装备中,均嵌入
CAN
控制装置。
一个由
CAN
总线构成的单一网络中,理论上可以挂接无数个节点。实
际应用中,节点数目受网络硬件的电气特性所限制。例如当使用
Philips
PCA82C250
作为
CAN
收发器时,同一网络中允许挂接
110
个节点。
CAN
可提供高达
1Mbit/s
的数据传输速率,这使实时控制变得非常容易,另外硬
件的错误检定特性也增强了
CAN
的抗电磁干扰能力。
CAN
是一种多主方式的串行通讯总线。基本设计规范要求有高的位速
率,高抗电磁干扰性,而且能够检测出产生的任何错误。当信号传输距离
达到
10Km
时,
CAN
仍可提供高达
50Kbit/s
的数据传输速率。由于
CAN
总线具有很高的实时性能,因此
CAN
已经在汽车工业、航空工业、工业控
制、安全防护等领域中得到了广泛应用。
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