论文研究-一种实用的工业CAN总线通信设计 .pdf

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一种实用的工业CAN总线通信设计,马琛,王传宗,本文设计了一种实用的可广泛运用于工业的CAN总线通信。设计使用Microchip公司生产的CAN总线协议控制器MCP2515和收发器MCP2551实现CAN总线的�
国科技论文在线 http:/www.paper.edu.cn 的稳定性。 TXCAN和 RXCAN分别是CAN发送接收线 工业中通常有各种的干扰,所以对通信实行隔离措施是不可少的环节。ADuM1201是 ADⅠ公司推出一款最高速率可以达到25Mbps,高性能低功耗的数字隔离芯片,号称CAN 总线的隔离专家。所以本设计中仗用了AD公司生产的ADuM1201对 TXCAN和 RXCAN 发送接收线进行隔离。如图三所示。 U16A RXCAN TXCAN 3 VIA VOA RX ISO ⅥB VOB D3V3 C42 日D1 GND1人4 dCOM VDD2 GND2 104CC ISo ADuM120 1AR C43 ADCOM 104 SoCOM 图三隔离原理设计 Fig 3 isolation principle design MCP2551是 Microchip公司生产的一款与MCP2515CAN控制器相配合的CAN总线收 发器,支持16K以上波特率(最低支持5K)。设讣中自然使用MCP2551与MCP2515相配 合来实现稳定的CAN总线通信。 如图四所示,引脚8为CAN控制器的控制斜率控制输入引脚。控制器共有三种模式, 它是由引脚8的灌电流的大小决定的。当电流<10uA时,为省电模式:当电流在10uA-200uA 之问时,为斜率控制输入;当电流<610uA时,为髙速模式;本文使其工作在省电模式下 CAN输出两个引脚之间加120欧姆电阻为可选择性的,因为在整个CAN总线通信环中 只需要两个120欧姆电阻并成10欧姆的阻值提供CAN通信环电流值。另外还增加一片 PESDICAN TVS芯片,用于防止静电对系统的破坏作用 R RX ISO TX ISO RXD VREF MCP2661 PESD1ICAN 图四CAN总线收发器设计 Fig 4 can bus transceiver design 3底层驱动设计 底层驱动主要是通过SPI对MCP2515的寄存器读写操作。MCP2515的SPI口最高只能 达到10MHz,MCU对SPI的传输速率不应该高于这个频率。然后需要用复位命令对MCP2515 进行软复位,软复位延迟时间至少为600us,这样才能使MCP515正常工作。接下来要设 置MCP2515的传输波特率,要设置三个寄存器。共要设置时间分频比、同步段、传输段、 国科技论文在线 http:/www.paper.edu.cn 相位缓冲段1和相位缓冲段2。其通信波特率最高可设置为1Mbs。然后还要对MCP2515 的中断寄存器、过滤寄存器、错误寄存器和工作模式寄存器进行初始化。注意每次更改设置 时,都要首先将工作模式设置为设置模式,设置结束后立即改为对应的工作模式,以免其它 操作改变这些设置 发送时将ID标识符和数据写入对应的发送缓冲器,在将发送请求位置1,即可实现数 据发送。当有数据接收时,MCP中断标识符置1,中断引脚拉低。此时,可以读取对应接 收缓冲器,读完后标识符置0,中断引脚自动拉高,等待下次数据的接收。 4结论 本文设计的CAN总线通信是完全考虑各种工业现场的运用,从可以极其稳定运行在工 业恶劣的环境中这方面着于设计的。设计了CAN通信的隔离,防静电保护等。所以该方案 可以广泛的运用工业中所需要的CAN总线通信的地方。 另外基于本次设计还可以设计CAN总线通信的应用层协议。应用层协议可以使用现在 广泛使用的CAN高层协议 CANopen和 Devicenet协议。也可以在根据工业现场的实际需求 自凵设计对应的高层通信协议,实现更稳定快捷的通信方式。 参考文献( References [1 Microchip. Stand-Alone CAN Controller With SPI Interface[Z]. Microchip Technology Inc, 200.5.3 [2]Microchip. High-Spccd CAN Transccivcr[Z]. Microchip Tcchnology Inc, 2002.12 ↓3詹平红,李红星.基于双单片机的咔行通信设计与应用[刂《铁路计算机应用》,2010年第6期:3-5 4邓遵义,宁祎CAN总线在汽车控制系统中的应用研穴《机电产品开发与创新》,2010年第4期:137-139 [5]周利功.CAN-bus规泡Ⅴ2.0版本[Z],广州:周立功单片札发展有限公司,2005 [6]ANALOG DEVICES. Dual-Channel Digital Isolators[Z]. Analog Devices Inc, 2004 4

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