论文研究-基于C8051F314和MCP2515的CAN节点设计 .pdf

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基于C8051F314和MCP2515的CAN节点设计,宋扩东,卢珞先,CAN总线上的节点是网络上报文的接收和发送站,一般由单片机和可编程的CAN通信控制器组成。 本文介绍了C8051F314单片机和一种新型的独��
山国利技记文在线 http://www.paper.edu.cn MCP2515的CAN接∏ TXCAN与 RXCAN与CAN总线收发器MCP2551的TXD与 RXD连接,MCP2551保证了CAN物理层的包收发,板子上的120欧终结电阻留出了接凵 可以通过跳线选择是否连接。在CAN节点的应用中,一个好的隔离对系统提升稳定性很有 帮助,通常是用光耦进行隔离,本设计中采用的MCP2551高速CAN隔离收发器芯片符合 ISOl898标准,同时附带的TVS管防可防总线过压,而且它兼容3.3V的设计使我们可以 轻松的与MCP2515相连而不需要其他仟何外闱器件。 6.电源 系统中,采用单一的+5V直流电源为节点供电。 VCC MCP2515 儿 UMPCR LANH GND-2CAlL PESET TX2RTS GHD Y1 OSC1 EXAEF CANE Cy2551 CA展 图2CAN节点电路原理图 32CAN节点软件设计 CAN总线主要是通过通信软件模块来实时有效的完成数据通信的任务,因此通信软件 的设计是整个程序设计的关键。MCP2515主要提供了状态査询以及中断两种数据操作模式, 本设计中MCP2515主要采用中断模式进行CAN总线数据的接收和发送,整个软件系统分 为三个主要的模块刀 1.C8051F314单片机的初始化模块 在该模块中,首先要对看门狗和通用的IO引脚进行一些初始的设置。然后要通过对 C8051F314内部的交叉编译开关设置,使能SPI引脚功能,最后要完成C8051F314SPI接口 的传输速度、工作模式设置。在木设计中要设置C8051F314的SPI接口为主器件工作模式, 传输速度设置为 I Mbps。 2.MCP2515初始化模块 该模块主要进行MCP2515的工作模式、CAN报文数据帧的格式、报文的处理方式以及 内部的软件复位操作等。在本设计中设置MCP2515为正常的工作模式,数据帧为标准的 CAN数据帧,同时将报文的处理方式设置为中断方式 3.中断的检测与处理模块 该模块是软件设计的核心,它主要要完成三个方面的工作: (1)发送处理 山国武技记文在线 http://www.paper.edu.cn 在两种情况卜会被执行,其发送中断响应中,如果当前有发送任务,通过发送缓冲区 记录标志确定空的发送缓冲区并向其中填发送帧,然后启动发送;其二,在接收中断响应中 在接收处理完成后,如果有发送任务且有发送缓冲区空,会处理发送任务。在两处处理发送 主要是考虑有多哥发送,接收缓冲区可用,提高通信效率 (2)接收处理 需要根据lOD的值来确定当前是哪个接收缓冲区的数据准胬好,可以读取。 (3)错误处理 引起错误处理的原因很多,并且都产生错误中断,需要访问错误标志寄存器来确定具体 的错误类型,并做出相应的处理, 下面给出整个程序的处理流程图: 开始 MCU及MCP2515初始化 等待中断 是否有中断发生? 关中断 判断中断类型? 发送中断 接收中断 错误中断 发送中断处理 读接收滤波器 错误中断处理 过滤匹配? 一 无效报文 处理请求 开中断 图3程序流程图 4 山国武技文在线 http://www.paper.edu.cn 4.实验结果 41CAN总线分析测试仪 为了测试分析该CAN节点的功能是否实现,并完成了CAN总线上的数据通信任务, 实验室采用将CAN节点与广州周立功单片机发展有限公司的CAN总线分析测试仪 CANalyst CAN通过CAN总线相连接,CAN总线分析测试仪可以实时的发送、接收CAN 总线上的数据帧,并支持在PC上图表显示发送和接收的CAN总线数据。 42实验结果 结合CAN总线分析仪 CANalvst CAN,实验中通过MCU程序,经C8051F314的SPI 总线向CAN总线分析仪发送标准CAN帜数据“0,1,2,3,4,5,6,7,8”,在CAN总 线分析仪的图形界面上的显示结果如图4所示,可以看出在该驱动程序下的数据收发完全正 常,达到了预期的设计目标。 A路数 发送格式:王常发送·+每次发送单 帧类型:东准 HID: 000000 动x复位E 帧格式:数据·发送次数:18 帧D帧格式帧类型数据长度」数据 0000002数据帧标准项008 J1 0000 C0 000000 0002数据帧标准功06 m0102C30405060 0×0002数据帧棕项m0810000000000 ×uuuU 数垢帧标往项0x0600102c304050607 00m?数据帧标准 加012[304056U7 0×0002数垢帧标准项08100mc000000 0×0010002数据帧标准006 0x002数指帧荷准0x81000000m0m 0×000002数据帧标准项0x 010000[0000000 00 0⑩数据帧标准顶081 00 00 C0 000000 OI 0002数指帧标准0×810m[0000mm 00002数指幀标准项Q08100c00000 mmQ数相帧 取x no 0n 「发送总耗时:2.34笔秒 图4CAN分析仪测试数据显示 5.结论 本文详细介绍了基于C8051F314单片机和CAN总线控制器MCP2515设计CAN总线节 点的方法,并给出实验测试结果。由于篇幅的关系,没有给出详细的软什源程序。MCP2515 由于使用了高速SPI接口收发数据,提高了CAN报文的传输能力,同时扩大了CAN智 节点解决方案所采用的单片机的选择范围,必将会得刭更广泛的应用 山国利技记文在线 http://www.paper.edu.cn 参考文献 [1]潘琢金《C805IF310/1!234/5微控制器手册》[S]北京2005.2 [2]李刚,林凌《与8051兼容的高性能、高速单片机C8051FXXX》北京航空航天人学出版社2004.5 [3 MCP2515, Stand-Alone CAN Controller With SPITM Interface, 2003 [4] Microchip AH, AN215, A Simple CAn Node Using the MCP25 10 and PIC12C67X, 2002 5 MCP2551, High-Speed CAn Transceiver, 2003 「6饶运涛笭,现场总线CAN原理与应用技术,北京航空航天大学出版社,2003.6 「η1王继国,孙新亚,CAN控制器芯片MCP2510在远程监测系统中的应用,电子技术应用,2004(4) Design of CAN Node based on C8051F314 and mcp2515 Song Guodong, Lu Luxian Department of Communication and Information System, College of Information Engineering, WUHAN University of Technology, Wuhan, Hubei(430070 Abstract The node on Can field-bus is the transmit or receive station of message. It is mainly combined with micro-controller and programmable Can controller. The paper introduces C8051F3 14 mcu and a new type of stard-alone CAN controller MCP2515 and presents a designation in CAn node in which the schematic circuit diagram of node and flowchart of program have been presented as well as simple illus Keywords: CAn field-bus; CAN controller; MCP2515; C8051F314 作者简介:宋扩东,男,1981年生,硕士研究生(在读),主要研究方向是嵌入式系统、 数据通信、虚拟仪器技术和图像采集技术, 6

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