MK_手把手教你学CAN总线

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对CAN总线的初学者来说是一本很好的书,讲的很通俗
)苏州邦元教育 www.bangyuanedu.com 手把手教你学系列丛书 手把手教你学CAN总线 来清民编著 京能史航天头出版法 )苏州邦元教育 www.bangyuanedu.com 内容筒介 本书以CAN总线的通信实例和本实验为主线,以单片机数据通信和工业控制网络的基础 知识为出发点,介绍了CAN现场总线的基本概念、CAN节点的硬件设计种软件編程的方祛。其 立足点是基础化、实用化,试图通过很多实验实例的详细讲解,带领初学者能很快掌据CAN总线 的基本知识CAN通信的编程方法和CAN总线系绕相关产品的调试开发。书中提供的大量源程 序可供读者在开发产品时直接使用和参考。 本书可作为髙等院校自动化、机电、仪器仪表、自动控制等专业,工业控制网络等相炎课程的 教材成教学参考书,也可供从事工业控制网络系统设计和产晶研发的工程技术人员以及广太电子 制怍爱好著参考。 图书在版编目[CIP)数据 手把手救你学CAN总线/来清民编著.-北京:北 京航空航天大学出版社:2010,9 ISBN978-7-5124-0I76-1 I.①手…Ⅱ.①来…Ⅲ.①总线一控制系统--基本 知识I.①TP336 中國版本图书馆CI数据核宇(2014)第150055号 版权所有,侵权必究。 乎把手教你学CAN总线 来清民编著 贵任編蝉张冀青 北京航空航天大学出版社出版发行 北京市海淀区学院路37号(邮编10191)htp:/www.bueaptesk,com,n 发行部电话:(010)82317024传真:(010)32328026 法者信箱:mbook@gmail..com邮购电话r(010)g2316938 北京时代华都印刷有限公司印装各地书店经销 开本:787X10921/16印张:23.25字数:59千字 2010年9月第1版2010年9月第1次印刷印数:5000册 ISBN978-7-5I24-G176-1定价:4.00元 )苏州邦元教育 www.bangyuanedu.com 前言 :.…,…,“?可:路…… 现场总线技术是自动控制领域的后起之秀,具有成本低廉、便于利用现有的数字化和网络 技术的新成果对系统进行改造等特点,顺应了当今时代数字化模块化、阿络化的发展方向。 CAN总线是现场总线家族中最具希望的现场总线之一,在汽车行业、过程工业、机械工业、机 器人和楼宇自动化等领域发挥着重要作用。对一个刚开始学习CAN总线的读者来说,学习 的方法和途径非常重要,如果按现在出版的某些CAN总线书籍去学习,首先就会被一大堆的 新名词和难懂的通信协议爟住了,甚至还弄不清楚这些协议的作用。很多人在学习中都感觉 CAN协议枯燥无哝,因此半途而废 这本书是根据作者多年的实践、相关的课题研究以及一些从事CAN总线于发的朋友的 经验专门为CAN总线爱好者编写的人门级书籍,力求全面地将CAN总线的技术特点、技术 规范、应用方法等内容展示给该者,采用以操作实例促进理论学习的渐进方式,力图将读者带 人CAN总线的殿堂。 本书提供的实验实例简化了入门难度,使初学者容易理解,便于使件实现,同时对掌握 CAN总线慨念和技术能起到立竿见影的效果。 初学习CAN总线的读者,完全可以不按章节顺序阅读。前3章是学习CAN的基础知 识,妞果读者已掌握这部分知识,完全矿以跳过。第5章介绍的CAN技术规范部分也可燉到 以后阅读,只闷读第5章的小结部分。暂时了解CAN发送数据的4种帧类型数据軏楼式和 数据帧结梅,可以直接进入后面CAN控制器和CAN实验部分。读者边学习边实贱,先易后 难,循序渐进;从理论学习中获得知识和概念,从操作实践中获得兴趣和理解。 这是一本介绍CAN现场总线开发与应用的人门书籍,适合刚刚进人CAN现场总线的开 发人员、对现场总线技术开发感兴趣的人员、相关专业(电于技术、自动化,工业控制和计算机 类)的大中专高年级学生以及研究生阅读。 本书共分为10章,主要内容如下 第1章单片机基础知识,详细介绍单片机原理和应用技术的一些基本知识。 第2章数据通信基础知识,介绍数据通信的基本概念和技术指标 第3章工业控制网络基础知识,闻述工业控制网络的发展、特点和分类,介绍现场总线的 技术特点,计算机的网络概念、拓扑结构、分类以及SOOS参考模型。 第4章CAN实验设备和器材使用简介,除了介绍CAN总线的性能特点和先进性外,主 要介绍学习CAN总线的知识准备所使用的软件和实验板原理图 )苏州邦元教育 Www.bangyuanedu.com CAN总线 …上,一人,,A一L 第5章CAN局域网技术及其规范简介,全面说明了CAN总线和CAN2.0版本技术 规范 第6章CAN总线控制器和驱欲器介绍,详细介绍目前使用很广泛的支持CAN技术规 范的CAN独立控制器SA1000和CAN总线驱动器PCA82(250的原理和使用方法 第?章CAN总线智能节点的设计,介绍CAN总线技术的智能控制系统的设计方案,包 括硬件设计方法系统应用层协议的制定方法制定信息标识符分配方案的方法数据交换方 法和报文濾波机制的使用方法等,并提供很多实例供读者参考。 第8章CAN总线节点的自发收程序设计,详细介绍CAN节点自发自收硬件路设 计、软件设计、实验板连接和实验步骤,并提供源码和详细解释。 第9章两节点CAN总线通信设计实例,两个节点传送数据是点对点通信,是相对比较简 单的数据通信过程,是CAN初学者的人门实验实例 第10章多节点CAN总线通信设计实例,以基于CAN总线的LED远程照明控制系统为 例,详细介绍CAN总线的开发过程 在本书的编写过程中,得到了很多人的支持和帮助。首先感谢我的爱人,是她一直在默默 地支持我将这本书顺利完成。还有我的父母,是他们从小培养我的学习能力和对拥有知识的 孜孜追求。感谢我的学生樊肖红、胡亚峰和来俊鹏,他们绘制了书中部分插图并进行了部分程 序的验证。另外,参加本书作图和文字录入工作的还有张英、白云、岳肖肖、王裔娜、张冬、白 昭、于瑞娟、臼沽、来春輝、帐艳红、杨延生、琚新刚张习民等,一并表示感谢。 由于作者水平有限,全书完成得也比较仓促,若书中有不妥之处慇请读者批评指正,提出 贵意见。 本书中的实验实例大部分都是基于书中介绍的实验板而完成的,如渠有读者对实验板感 兴趣,也可联系作者。联系方式:lam91163.c0rn 作者 2010年3月22日 )苏州邦元教育 WUH. Dangyuaneau, con 目录 ::即】:,: 第1章单片机基础知识… 1.1单片机概述“ 由,由 1.1,1单片机的发展………… 1.1.2单片机的发展超势……… 11134 1.1.3单片机的特点 1.1.4单片栊的分类… ……………5 1.1.5单片机的应用 ,mmb4m日■↓ 1.251系列单片机的内部结构 6 1.2.1单片机内部结构……… 6 1.2.2STC89C51RC单片机内部结构特点 ■噩;「,■■■■■■口rmt+dd·r4晋■日■■a百TE度 8 12.351系列单片机引脚特性……… ,………r,“…………9 单片机存储器组织 1.3.1程序存储器 ∴……………………·12 1.3.2数据存储器 ……+1……“+上!! 面晶■1国■■■■■■■ 12 1.4单片机中断系统 20 1.4.1关于中断的概念… r……………-a""""""!""rr 20 1.4.251单片机的中断系统……… 21 1.4.3中断处理过程 ……125 1.4,4中断请求的撤除… …,………………26 1.4,5中断优先控制和中断嵌焘 26 1.4,6中断系统的应用… …………:27 1.5单片枧定时器/计数器… →*=·+++ 27 1,5.1定时器/计数器概述… 28 1.5.2定时器/计嫩器的控制… 28 1.5.3定时器/计数器的4种工作方式 29 1.54定时器/计数器的应用 ∴,……31 16单片机串行接… 33 1.6.151单片机串行口的结构与控制……… 33 )苏州邦元教育 WUH. Dangyuaneau, con CAN总线 们 1.6.251单片机串行口4种工作方式……………………………………35 1.6.351单片札串行以波特率设置方法……………………………*………38 1.7单片机指令系统…………*…*……*……………………-………………40 1.7.1指令的格式……………,…………………………………41 1.7.2寻址方式………………… ………………………………-42 1.7.351单片机指令简介… 翻■ L.■击■ 44 1.8单片机应用系统的设计……………………………………………………48 .8.1单片机应用系统的构成方式………………………………………………………49 8.2单片机应用系统设计的基本要求… …….49 1.8.3单片杌成用系统硬件设计概述……………………………………51 1.8.4应用系统的软件设计………*…………………………………………52 本章小结 ·中····--·-·4“··-“·“···4··: nerr 52 思考题 3 第2章数据通情基础俎识…… “““·A"TF+号T4+·“ 2.1数据通信的基本概念……… r………-56 2.].1基本术语………………,………+…………… ……5 E 2.].2通倍技术指标 ………“"r“L「7 2.2数摒通倍方式 41"+,L【!F 2.2.1单片机行数据通信方式 画主·■自1■日m:1■日日7日"rr:r117h“"" 60 2.2.2单片机丰行数据通信的同步方式……………………………… 2.3数编码技术 4F4.:a::"::·r··…“"" 2.3.1数字信号的模信号編码… r+4“-4L·· 64 2.3.2数字数据的数子信号編码…………………………………………66 2.3.3模拟数据的数字信号编码……… rS■曹I詈Pb ………67 2.4数据传轎… rr"〓nr1·F+:·-:=-- 68 2.4.1基带传输…,…… ………………4……:……68 2.么,2宽带传输…… 68 2.4.3频带传输…… …………………………,……,………………*“…………68 2.5多路复用技术…………… …………………………………日8 2.5.1分多路复用 ··T:r7-aa+日; -…,,……………………*69 2.5.2时分多路复用………… l■·tvm ,………,………………-……“69 2.5.3波分多路复用… .1+-+……,-…-………69 2.5,4码分多路复用… ,,…………70 2.6数据交换技术… 日··中4日·::世+r· 70 2.6.]电路交换 1d,■"』a"rhL■■■■l■■目■ t+++··+“日·..":=4 2.6.2报文交换……………,……………"”"……………*……………………7 2.6.3分组交换… ..,1…4………………………72 26.4高速交换技术 ■ !日鲁■■日翻日 73 2.7传输介质 2 )苏州邦元教育 www.bangyuanedu.com 目录睡 2.7.1同轴电缆………………………………………………………………………74 2.7.2双绞线…………………………………… 74 2.7.3光纤…………………………………………………………………………75 2.7.4无线介质传输… .4…"hd4:=4···4=:h·:P ……76 2.7.5传输介质的选榉……………… …76 28差错控制技术………………………7 2.8.1概述……"……"rrt::!77 8.2嫩据通信中的数据校验……………:…:8 本章小结 80 思考题…………………………………………………………………………81 第3章工业控制网络基础知识 82 3.1工业控制网络的发展 82 3.2工业控制网络的特点和分类… ………:…:::83 3.2.1工业控制网络的特点 ………83 3.2.2工业控制网络的分类…… 84 3.2.3工业控制网络中传输信息的特点… 3.2.4工业控制网络中信息传输延迟的因索… ∴………,……………85 3.3现场总线概述 4面『品里:罪+:+晋量中+44中品函曾中 85 3.3,1现场总线的本质………………………………………………85 3.3.2现场总线的特点 ……………………86 3.4通用计算机网络概述… ;4444aa■::"日ts““4···:·,..·” 3.4,1计算机网络的概念和功能… ra+++++444·中·→·-·出++44441L::由 3.4,2计算机网络的基本组成… m中也上_ …………………………88 3.4.3计算机网络的拓扑结构… ,,,…,………………………………"89 3.4.4计算机网络的分类 3.5计算机网络体系结构与协议………… 94 3.5.1ISO/OSI參考模型 3.5.2七层协议的作用 :中++4画a:t …………+96 3.6工业控制网络与普通计算机网络的区别… ,,,m++…………………--…100 3.7计算机总线概述…… nnpa“a·"-.日"日翻,·. =h+=".""““ 101 3.7.1总线的定义 留函■正目·号+·a日■日■q!号a■日 ,………………………101 3.7.2总线的分类……… 102 本章小结 4晶■■■■■■"照·■■■首n71号 …………………………………………………103 思考题 L聊中:4Ir1于+::“…+44:4.++“ ,+………………+… 103 第4章CAN实验设备和器材使用简介 ■■皇P中·和■ ……………………………104 4.1CAN总线简介 …………………………………………………"……104 4.1.1什么是CAN总线 日日百也+“口+吾日如+品4 n,+,,…+…….104 4.1.2CAN总线的特点 ………………;…………1………104 4.1.3CAN总线与RS-485总线比较… an"…·=·"· 105 )苏州邦元教育 WUH. Dangyuaneau, con CAN总线 4,2CAN总线人门的有效途径……………………,……………106 4.3学习CAN总线的知识准备………·………………………………*…… 106 4,4CAN总线实验的器材科工具………………………………………………………107 4.4.1KeiC51氣成开发环境… 107 4.4.2串口下载软件ste-isp-v.79-not- setup.EXE…………………………108 4.4.3CPU和CAN模块实验板介绍……………… …………………IL3 4,4,4LED显示模块键盘输人/输出模块实验板… 4.4.5电源电路… 119 本章小绍 思考题… a·中""E"p·1Tr:··“中·牛."““-.P"·““"""=:· i20 第5章CAN局域网技术及其规范简介 5.1CAN的基本概念…… 12l 52CAN的分层结构……… 53CAN总线中的逻辑电平 ++++“州,丰aL一·日L ……………-125 4报文传送帧格式和帧类型…………………………………"…r…………125 5,钅,1报文传送…………………………………………………125 5.4.2CAN总线的帧格式… :26 5.4.3CAN总线的帧类型…………………………………………126 5.4.4帧格式中各场的作用与炙现… ■T口m· Ttr-如tmm 129 5.5CAN总线仲裁过程和优先级的决定…………………………………………131 5.5.1CAN总线的仲裁过程……… 5.5.2位仲裁……… ………,…"+“…………………………132 5.5.3数据帧和远程帧的优先级………………………………132 5.5.4标准格式和扩展格式的优先级 …+………-………………133 5.5报文重发与位填充 ■■·■画『「d"翻 ………………………………134 5.6,1报文重发…………………………………………………134 6.2填充…… ,,…,……………………………134 5.6.3发送节点的工作…………… …………………135 5.6,4接收节点的工作 ……,………………………135 5.7错误帧的种类和错误处理…… ………,,,4…,………………………135 5.7,1位错误…… ……,,,…………………………………·136 5..2格式错误…………… 136 5.7.3错误帧的输出……… asa····-口 ……**……136 5.7.4错误理机制 ……………137 5.8位定时与同步… ……+““b"h""""+4 138 5,B,1位定时 ……………………………………;…………………………138 5.8.2位同步 14 5.9CAN组网 42 …………………………!.",!!"…·】4 本章小结 _aqq乎·函h日目a日T7"_r-r" 144 4

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