CAN总线

实验一CAN总线网络的搭建

实验类型：验证型

一、实验目的

1、理解SJA1000的相关寄存器的设置，理解CAN通信的基本流程。

2、熟悉CAN总线网络的基本原理与结构组成。

3、能够会用CAN测试软件ZLGCANTest。

二、实验设备及仪器

1、CAN测试软件ZLGCANTest。

2、串口调试助手。

3、DP—51+单片机开发实验仪。

三、实验原理

1、CAN智能节点组成和框图

通常，如图1所示，一个完整的CAN节点应该包括以下三个部分：微控制器、CAN控制器、CAN收发器。在CAN节点的各个组成部分中，微控制器负责完成CAN控制器的初始化，进行与CAN控制器的数据传递，并按照预定的程序进行处理；CAN控制器主要负责将数据以CAN报文的形式传递，并进行系统的诊断、测试以及处理CAN总线上的错误等；CAN 收发器是CAN控制器和CAN总线之间的接口，完成物理电平的转换。

图1智能节点组成框图

2、DP-51实验板与PC机的连接

整个套件的完整连接框图如图2所示。

图2系统的开发套件连接

橙色框分别代表的是通用CAN测试软件ZLGCANTest和CAN智能节点人机界面，它们都起到提供一个人机交互的操作环境，均可控制和设置各自的CAN节点。不同的是ZLGCANTest控制的是CANmini，而CAN智能节点人机界面控制的是DP-51+的CAN模块。蓝色框分别代表了DB25并行接口和DB9针型CAN通讯接口。其中，PC机的并行接口即打印机接口，PC并口需要支持EPP传输模式及中断，在实际连接中，只需将CANmini直接插入PC并口中即可。CANmini的CAN接口与DP-51+的CAN接口通过CAN通讯电缆连接即可。

注意：CANmini需要5V供电，所以，在连接CAN通讯线时，除了正确连接CAN_L 和CAN_H这两条数据线外，还必须正确连接V-参考电源地线和V+参考电源线，将供电线的负端接入DB9针形CAN通讯接口的V-端，将供电线的正端接入DB9针形CAN通讯接口的V+端，否则将造成CANmini无电源供应的情况。其中DB9_OPEN5转换插座的实物图如图3所示，在DB9_OPEN5转换插座反面，有V-端和V+端的标志。

DB9_OPEN5转换插座正面DB9_OPEN5转换插座反面

图3 DB9_OPEN5转换插座实物图

2、数据链路的实现：

通过操作DP—51+的人机界面模块，按下按键，给出一个发送CAN报文的命令。此时，一个完整的CAN报文将被送到CAN控制器SJA1000的发送缓冲区，如果满足发送条件，这个CAN报文将按照CAN2.0(B)协议由硬件自动发送到CAN总线上去，然后，CAN总线上所有节点将会接收到此报文，并产生应答信号。如果此报文的ID信息满足某个节点的滤波设置，此报文就被送到此节点的CAN控制器SJA1000的接收缓冲区，数据流程如图4所示。在本实验中，用ZLGCANTest的主界面观察这个由DP—51+发送出来的CAN报文。

图4数据流程框图

四、实验内容及步骤

1、利用“CANstarter-I 开发套件”建立一个基本的CAN总线通信网络，由“ZLGCANTest+CANmini+DP-51+”组成，单台DP-51实验板与PC机串口相连，搭建硬件平台。

2、DP-51实验板上电，开关打到下载状态。

3、通过串口调试软件将给定的总线发送与总线接收程序下载到实验板，

4、利用ZLGCANTest 软件来监测CAN 总线上的数据，观察DP-51的发送与接收状态，观察数据帧的结构。

五、实验报告内容

1、简述本实验基本操作过程。

2、分析CAN总线通信的基本过程和网络的基本结构。

3、分析总线节点组成原理。

3、分析SJA1000如何支持CAN总线的通信。

实验二SJA1000局部自检测实验

实验类型：设计型

一、实验目的

1、理解SJA1000的相关寄存器的设置。

2、学会对CAN节点的基本操作，理解CAN通信的基本流程。

3、学会应用CAN测试软件ZLGCANTest和Keil C51开发环境。

4、初步了解CAN 总线的通信软件设计。

二、实验设备及仪器

1、基于上位机的CAN测试软件ZLGCANTest和Keil C51开发环境。

2、串口调试助手。

3、DP—51+单片机开发实验仪。

三、实验原理

1、CAN通信控制器SJA1000

CAN通信控制器SJA1000，实现CAN2.0A、CAN2.0B的两种格式通信帧的通信控制。SJA1000 内部寄存器分布于0～31 连续的地址空间中，包括控制段和信息缓冲区。控制段在初始化载入时可被编程来配置通讯参数（例如，波特率、位时序等）。微控制器也是通过这个段来控制CAN 总线上的通讯状态。

本实验对SJA1000的编程基于SJA1000_PELI 库，SJA1000_PELI 库提供在PeliCAN 模式下对SJA1000 进行操作的函数，在使用本库时，需要将SJA1000_PELI.LIB、

SJA1000_PELI.H 和SJA1000REG.H 三个文件一同拷贝到用户的工程所在文件夹，将

SJA1000_PELI.LIB 添加到用户的工程中，并在应用文件中包含SJA1000_PELI.H 即可。相应函数定义如下：

位清零函数

unsigned char ClrBitMask(unsigned char RegAdr,unsigned char BitValue);

入口参数：

RegAdr：要清零位的SJA1000 内部寄存器地址；

BitValue：要清零的SJA1000 内部寄存器位。

位置1 函数

unsigned char SetBitMask（unsigned char RegAdr，unsigned char BitValue）；

入口参数：

RegAdr：要置位的SJA1000 内部寄存器地址；

BitValue：要置1 的SJA1000 内部寄存器位。

读SJA1000 寄存器函数

unsigned char ReadSJAReg(unsigned char RegAdr)；

入口参数：

RegAdr：要读取的SJA1000 内部寄存器地址；

读SJA1000 寄存器区间函数

unsigned char ReadSJARegBlock（unsigned char RegAdr，unsigned char

*ValueBuf，unsigned char len）；

入口参数：

RegAdr：要读取的SJA1000 寄存器区间的起始地址；

ValueBuf：用户指定的存储读出寄存器区间值的起始地址；

len：读取SJA1000 内部寄存器区间的长度。

写SJA1000 寄存器函数

unsigned char WriteSJAReg（unsigned char RegAdr，unsigned char Value）;

入口参数：

RegAdr：要被写的SJA1000 内部寄存器地址；

Value：要写入SJA1000 内部寄存器的值。

写SJA1000 寄存器区间函数

unsigned char WriteSJARegBlock（unsigned char RegAdr，unsigned char

*ValueBuf，unsigned char len）;

入口参数：

RegAdr：要被写入数据的SJA1000 寄存器区间的起始地址；

ValueBuf：用户指定的存储写入数据的地址；

len：写入SJA1000 内部寄存器区间的长度。

进入复位模式函数

unsigned char SJAEntryResetMode（void）;

退出复位模式函数

unsigned char SJAQuitResetMode（void）;

波特率设置函数

unsigned char SJASetBaudrateStandard（unsigned char CAN_ByteRate）;

入口参数：

CAN_ByteRate: 通过参数设置SJA1000 的通信波特率，参数范围为0~14。

2、CAN通信

SJA1000_PELI 库中的总线发送函数与总线接收函数定义如下:

发送函数

unsigned char SENDSJADATA(unsigned char *SEND_BUFFER, unsigned char

len);

入口参数：

SEND_BUFFER：用户准备发送数据的存放区间的首地址；

len：用户发送的数据长度。

接收函数

unsigned char REVSJADATA(unsigned char *REV_BUFFER,unsigned char

len)

入口参数：

REV_BUFFER：用户存放接收数据的存放区间首地址；

len：用户接收的数据长度。

四、实验内容及步骤

1、利用“CANstarter-I 开发套件”建立一个基本的CAN 测试网络，由“ZLGCANTest+CANmini+DP-51+”组成，搭建硬件平台。

3、利用ZLGCANTest 软件来监测CANmini协议转换器的自发自收状态，观察总线的状态。

4、依据SJA1000_PELI 库，设计总线发送和总线接收程序，并在此基础上编程实现实验板的单帧自发自收程序。

5下载自发自收程序到实验板，实现实验板的局部自检测，观察局部自检的状态。

图1 发送流程

图2 接收流程

五、实验报告内容

1、简述本实验基本操作过程，记录实验果。

2、分析控制器SJA1000特点和基本工作原理。

3、分析节点局部自测试的过程，及其总线和节点的状态。

4、给出总线收发的基本程序。

实验三双节点通信实验

实验类型：设计型

一、实验目的

1、进一步熟悉CAN总线系统的组成、建立、通讯和应用。

2、初步了解CAN 网络的功能应用。

3、初步了解CAN总线系统应用协议设计。

二、实验设备及仪器

1、Keil C51开发环境。

2、串口调试助手。

3、DP—51+单片机开发实验仪。

三、实验原理

DP —51 学习板的键盘定义

1）、节点键盘操作说明

DP —51+

为了方便的演示组成的CAN 网络我们暂且设定各键的功能如下：

K5 键设定为功能键，用于选择功能项系统功能分为A 功能项B 功能项C 功能项和SD 项按K5 键可在这几大项功能间切换。

K1 键设定为检索键，用于选择各功能项下的功能小项。功能小项详介见功能项详介。

K6 键设定为移位键，在各功能状态下有效。

K7 键设定为确认键，在各功能状态下确认编辑数据有效，按下确认键后自动进入下一小项。K2 键设定为增加键，对正在进行的处于编辑状态的位加1。LED 显示的数据在0 —F 之间循环。

K4 键设定为退出键，返回系统状态。

K8 键设定为发送键，将编辑好的CAN 格式报文发送到CAN 总线。

2）、功能项详介

A 功能项

A 功能项为系统设置项，共分为A1~A3 三个小项在A 功能下，按检索键可以在

A1~A3 各小项间切换。其中A1 小项为设置验收代码，A2 小项为设置验收屏蔽，A3 小项为设置总线波特率。其中要设置报文滤波需结合A1 项和A2 项来设置。设置方法：验收代码和验收屏蔽共同来决定该节点要响应的报文的ID，验收屏蔽(AMR7~AMR0)中的某位为“1”时对验收代码ACR7~ACR0 的对应位和识别码高8位（ID7~ID0）的对应位是无影响的。但当验收屏蔽寄存器AMR 中的某位为“0”时则验收代码寄存器中对应的位和接收识别码高8位中对应的位必须相等，报文才能被接收。

设置报文滤波示例：

设置某节点只响应报文识别码为…10101010 XXX?的信息。则验收代码寄存器ACR 和验收屏蔽寄存器AMR的设置如下：ACR = …10101010? AMR = …00000000?。按K5 键（功能键）当系统显示“A 1 X X”且LED3 闪烁表示系统进入设置验收代码状态，LED3 和LED4 标识系统上一次的验收代码配置值，这时可配合移位键（K6键）和增加键（K2键）将LED3 和LED4 设为A A，并按确定键（K7键）将编辑结果写入验收代码，设置正确后系统自动进

入下一功能小项A2，按同样的方法将LED3 和LED4 设为0 0，按确定键，设置正确系统进入A3 小项。如果不想保留编辑结果可直接按检索键，在各功能小项间切换，按退出键返回系统状态。

A3 小项为设置CAN 总线波特率，系统默认的波特率为1000Kbps 设定值与波特率的对应关系如下表所示：

注：设定为其它的值系统将不予理会，检索时若设置的波特率表中没有则LED将显示“A3 FF”，总线上各节点的波特率必须一致。

B 功能项

B 功能项为发送命令数据帧或远程帧数据设定项。分为B1~B

C 共10小项在B 功能下，按检索键可以在B1~BA 各小项间切换。

B1 小项为设定发送报文识别码的高8 位。

B2 小项为设定发送报文识别码的低3 位+RTR(位)+DLC (高位在先)。

B3 小项为设定发送报文数据0。

B4 小项为设定发送报文数据1。

B5 小项为设定发送报文数据2。

B6 小项为设定发送报文数据3。

B7 小项为设定发送报文数据4。

B8 小项为设定发送报文数据5。

B9 小项为设定发送报文数据6。

BA 小项为设定发送报文数据7。

在各小项状态下可配合移位键（K6键）和增加键（K2键）来设定数据。在编辑完每一小项后，请按确认键。否则本次编辑结果不被保留。确认本次帧结构编辑完毕，按退出键退出编辑状态。按发送键将本次编辑结果发送到CAN 总线上。

注：本功能键在SJA1000 的工作模式下有效，否则显示“B---”。

C 功能项：

C功能项保留。

SD 功能项

SD 功能项项的功能为自动发送直通显示的数据帧。按功能键进入SD 功能项,屏显

“sd00”，并且LED3 闪烁，可以根据移位和增加键来设定自动发送的频率。

发送周期= 设定值×1ms。

发送的格式为帧ID 依次加1，数据依次加1。

四、实验内容及步骤

1、利用2块DP-51+，组成一个简单直观的、可测试的、1主1从的CAN总线网络平台。

2、将SJABCANTEST.HEX 文件下载到DP51 的FLASH 中，熟悉整个基于键盘的操作流程。实现两个DP-51+板之间的CAN报文通信。观察两实验板之间通信的状态，观察标准帧的结构。

设定：双方波特率相同（设为1M)(0E)；主从节点ACR = …10101010? AMR = …00000000?；

主节点发送AA 06 C6 00 01 02 03 04；改变从节点（接收节点）的ACR(与主节点相同，或不同）观察接收数据状态；主节点发送远程帧AA 15（5对应命令字CMD=C6)，观察状态。

3、重新找一个CAN总线应用实例，试着定义CAN应用层协议（选作）。

要求：网络通讯的起始信息总是由主节点发送。主节点向总线发送带有识别码（ID）的命令数据报文，从机根据识别码来判断是否响应该报文。（在CAN协议中规定识别码（ID）的最高7位不能全部为1）。识别码的报文滤波可以自己决定。

五、实验报告内容

1、简述本实验基本操作过程，记录实验果。

2、分析CAN总线应用协议的特点。

3、分析总结CAN总线应用层协议的设计编制方法。