CAN智能节点设计
合集下载
基于STM32F107微处理器的CAN总线的智能节点的设计
基于Ｓ Ｔ Ｍ３ ２ Ｆ １ Ｏ ７ 微 处理 器 的Ｃ ＡＮ总 线 的智 能节 点 的设 计
ＳＴＭ３ ２ Ｆ１ ０ ７ Ｍｉ ｃ ｒ ｏｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｏ ｒ Ｂａ ｓ ｅ ｄ Ｉ ｎ ｔ ｅ ｌ ｌ ｉ ｇ ｅ ｎ ｔ Ｎｏ ｄ ｅ ｏ ｆ ＣＡＮ Ｂｕ ｓ Ｄｅ ｓ ｉ ｇｎ
功 能 。工业现场 的Ｃ Ａ Ｎ总 线 系 统 可 由
如 图ｌ 所示 。
参见 图１ ，主控 节点 由运行于 上位 机 的 由Ｌ ａ ｂ Ｖｉ ｅ ｗ编 写的监控 软件 来 实 现 ，它主要 实现 现场节 点的监控 及数 据 的显示 、分析 和存储 。数据 转换器
采 用 ＲＳ － ２ ３ ２ 转Ｃ ＡＮ， 它 主要 实 现 串 口
中北大 学
金 兆楠
Ｊ ｉ ｎ Ｚｈａ ｏｎ ａｎ
摘 要 ：现场 总线 是 自动 化领域 的 热点之 一 。本 文提 出一种 基 于单 片机 Ｓ Ｔ Ｍ３ ２ Ｆ１ ０ ７ ￥ Ｅ Ｉ ＣＡＮ － ５ ￣ １ 动 器ＳＮ６ ５ ＨＶＤ２ ３ ０ 组 成ｆ ｌ ｇ ＣＡＮ 总 线智能 节点 的设计 方案 。根据 系统功 能要求 ，给 出基于 Ｃ ＡＮ总线
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ａｎ ｉ ｎ ｔ ｅ ｌ ｌ ｉ ｇ ｅ ｎ ｔ ｎ ｏ ｄ ｅ ｆ ｏ ｒ Ｃ ＡＮ ｂ ｕ ｓ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ Ｓ ＣＭ Ｃ８ ０ ５ １ Ｆ ０ ６ ０ ａ ｎ ｄ ＣＡＮ ｂ ｕ ｓ
ｄｒ ｉ ｖ ｅ ｆ ｏｒ ＳＮ６５ＨＶ Ｄ２３０ ｉ ｓ ｐ ｒ ｅｓ ｅｎ ｔ ｅ ｄ． Ｔｈ ｅ ｈ ａｒ ｄ ｗ ａｒ ｅ ａｎ ｄ ｓ ｏｆ ｔ ｗａｒ ｅ ｄｅ ｓｉ ｇｎ ａｒ ｅ ｇｉ ｖ ｅｎ Ｉ ｔ ｉ ｎｄ ｉ ｃ ａ ｔ ｅ ｓ ｔ ｈ ａｔ ｔ ｈ ｅ ｓｙ ｓ ｔ ｅｍ ｉ ｓ ｃ ｈａ ｒ ａｃ ｔ ｅｒ ｉ ｚ ｅ ｄ ｂ ｙ ｌ ｆ ｅｘ ｉ ｂ ｌ ｅ ｃ ｏｎ ｉ ｆ ｇｕ ｒ ａ ｔ ｉ ｏｎ ， ｓｉ ｍｐ ｌ ｅ ｓ ｔ ｒ ｕｃ ｔ ｕｒ ｅ， ｈｉ ｇｈ ｒ ｅｌ ｉ ａｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ａｎ ｄ ｇ ｏｏ ｄ ｅ ｘｐ ａｎ ｓｉ ｂｉ ｌ ｉ ｔ ｙ
ＳＴＭ３ ２ Ｆ１ ０ ７ Ｍｉ ｃ ｒ ｏｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｏ ｒ Ｂａ ｓ ｅ ｄ Ｉ ｎ ｔ ｅ ｌ ｌ ｉ ｇ ｅ ｎ ｔ Ｎｏ ｄ ｅ ｏ ｆ ＣＡＮ Ｂｕ ｓ Ｄｅ ｓ ｉ ｇｎ
功 能 。工业现场 的Ｃ Ａ Ｎ总 线 系 统 可 由
如 图ｌ 所示 。
参见 图１ ，主控 节点 由运行于 上位 机 的 由Ｌ ａ ｂ Ｖｉ ｅ ｗ编 写的监控 软件 来 实 现 ，它主要 实现 现场节 点的监控 及数 据 的显示 、分析 和存储 。数据 转换器
采 用 ＲＳ － ２ ３ ２ 转Ｃ ＡＮ， 它 主要 实 现 串 口
中北大 学
金 兆楠
Ｊ ｉ ｎ Ｚｈａ ｏｎ ａｎ
摘 要 ：现场 总线 是 自动 化领域 的 热点之 一 。本 文提 出一种 基 于单 片机 Ｓ Ｔ Ｍ３ ２ Ｆ１ ０ ７ ￥ Ｅ Ｉ ＣＡＮ － ５ ￣ １ 动 器ＳＮ６ ５ ＨＶＤ２ ３ ０ 组 成ｆ ｌ ｇ ＣＡＮ 总 线智能 节点 的设计 方案 。根据 系统功 能要求 ，给 出基于 Ｃ ＡＮ总线
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ａｎ ｉ ｎ ｔ ｅ ｌ ｌ ｉ ｇ ｅ ｎ ｔ ｎ ｏ ｄ ｅ ｆ ｏ ｒ Ｃ ＡＮ ｂ ｕ ｓ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ Ｓ ＣＭ Ｃ８ ０ ５ １ Ｆ ０ ６ ０ ａ ｎ ｄ ＣＡＮ ｂ ｕ ｓ
ｄｒ ｉ ｖ ｅ ｆ ｏｒ ＳＮ６５ＨＶ Ｄ２３０ ｉ ｓ ｐ ｒ ｅｓ ｅｎ ｔ ｅ ｄ． Ｔｈ ｅ ｈ ａｒ ｄ ｗ ａｒ ｅ ａｎ ｄ ｓ ｏｆ ｔ ｗａｒ ｅ ｄｅ ｓｉ ｇｎ ａｒ ｅ ｇｉ ｖ ｅｎ Ｉ ｔ ｉ ｎｄ ｉ ｃ ａ ｔ ｅ ｓ ｔ ｈ ａｔ ｔ ｈ ｅ ｓｙ ｓ ｔ ｅｍ ｉ ｓ ｃ ｈａ ｒ ａｃ ｔ ｅｒ ｉ ｚ ｅ ｄ ｂ ｙ ｌ ｆ ｅｘ ｉ ｂ ｌ ｅ ｃ ｏｎ ｉ ｆ ｇｕ ｒ ａ ｔ ｉ ｏｎ ， ｓｉ ｍｐ ｌ ｅ ｓ ｔ ｒ ｕｃ ｔ ｕｒ ｅ， ｈｉ ｇｈ ｒ ｅｌ ｉ ａｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ａｎ ｄ ｇ ｏｏ ｄ ｅ ｘｐ ａｎ ｓｉ ｂｉ ｌ ｉ ｔ ｙ
CAN总线节点软件的设计与实现的开题报告
CAN总线节点软件的设计与实现的开题报告一、选题背景CAN总线作为一种现代通信技术已经得到很广泛的应用，尤其在汽车电子、机械自动化等领域中。
CAN总线节点软件设计是CAN总线应用的基础，其主要任务是实现CAN网络中节点的数据收发以及处理，控制节点的状态机状态转换，实现数据信号的解析和封装等关键功能。
本次选题的背景是本人目前所在的公司正在开展CAN总线应用方面的业务拓展，并需开发针对不同应用场景的CAN总线节点软件。
因此，设计与实现一款通用可靠的CAN总线节点软件具有重要的现实意义和实践价值。
二、研究目的和意义CAN总线节点软件是CAN网络应用中的关键部分，研究其设计与实现具有下列目的和意义：1. 提升CAN总线应用的可靠性和稳定性CAN总线应用涉及到的设备种类繁多，节点布局分散，通常需要长时间持续运行，因此，CAN节点软件需具有高可靠性和稳定性，避免因软件问题导致系统中断或出错，从而造成严重的后果。
2. 提高CAN总线应用的通用性和灵活性CAN总线应用与行业领域相关度高，节点的属性和应用场景多种多样，因此开发一款具有通用适用性的CAN总线软件非常重要，可减少时间成本和开发难度，并提高软件的灵活性与可定制性。
3. 探究CAN总线节点软件的设计与实现方法CAN总线节点软件运行稳定可靠的关键在于其设计与实现，探究其中的技术路线和方法，能够充分挖掘CAN总线应用的潜力，为后来的CAN应用开发提供借鉴和优化，同时拓展和深化本人在CAN总线技术方面的理论和技术水平。
三、拟解决的问题CAN总线节点软件在实施过程中，通常会遇到以下问题：1. CAN数据的收发过程中容易发生数据丢失或者数据冲突的情况，造成数据传输失效或者底层硬件工作异常。
2. 状态机设计困难，难以实现各个节点之间状态的转换，而状态的转换对于整个系统的稳定性起着至关重要的作用。
3. CAN数据帧的解析封装过程比较复杂，因为CAN数据帧包含了多个不同的字段，而这些字段的解析需要考虑到底层硬件的特性和约束。
基于LPC2119的CAN总线智能节点的设计
■ 长江大学 电信学院 李家绪 徐爱钧 万天军
引言
微 控 制 器 与 Ｃ Ｎ总 线 连 接 的传 Ａ 统 方 式 是 将 Ｃ Ｕ与 总 线 控 制 器 和 总 Ｐ 线收发 器相连 后再接 入总线 网络 ， 这 样 使 Ｃ Ｕ外 围 电路 复 杂 化 ，整 个 Ｐ
系 统 受 外 部 影 响 较 大 。为 了 解 决 这
维普资讯
设计应 用 Ｄ ｉ ＆ ｐｌ ｔ ｓ ｅｇ Ａｐ ａ ｎ ｓｎ ｉ ． ｃＯ
基于 Ｌ 的Ｃ 总线 ２ Ｐ １９ Ａ Ｃ １ Ｎ 智能节点的设计
Ｄｅｓｇｎ ｏｆＩ ｔ ｌ ｉ ｅｌｇｅｎ ｎ ｉ ｔＣＡＮ Ｂ ｓ Ｎｏｄｅ Ｂ ｅｄ ｏｎ Ｌ Ｃ２１ ｕ ａｓ Ｐ ９ １
接收 。
Ｔ Ａ１５ Ｊ ０ ０的 特 性 ， 本 设 计 中 Ｃ ＡＮ 终 动 Ｃ Ｎ 等 。 设 置 总 线 波 特 率 是 个 Ａ
Ｃ Ｎ 智 能节 点硬 件 电 路 Ａ
Ｃ Ｎ接 口部 分 包 括 ＬＣ １ （ Ａ Ｐ ２ １ 内 ９ 置 Ｃ Ｎ控 制 器 ） Ａ 、光 电 耦 合 器 和 总 线 收发器 ， 图 １ 示 。 如 所
端 电 阻 使 用 了分 裂 终 端 ， 总 线 端 难 点 ， 有 Ｃ 即 所 ＡＮ节 点 的 波 特 率 要 相 要 节 点 的 两 个 终端 电阻都 被 分 成 两 个 同 才 能 正 常 工 作 ， 注 意 正 确 配 置 等 值 的 电 阻 ，用 两个 ６ Ｑ的 电阻 代 Ｖ Ｂ ｌ ０ Ｐ ＤＶ和 Ｐ Ｌ寄 存 器 。 Ｌ
有 ： 个 总 线 上 的数 据 传 输 速 率 高 单
达 １ ／ ；２位 寄 存 器 和 Ｒ Ｍ 访 问 ； Ｍｂｓ ３ Ａ
¨ ・ １ ＣＡ 智 能 节 点 硬 件 电路 豳 Ｎ
引言
微 控 制 器 与 Ｃ Ｎ总 线 连 接 的传 Ａ 统 方 式 是 将 Ｃ Ｕ与 总 线 控 制 器 和 总 Ｐ 线收发 器相连 后再接 入总线 网络 ， 这 样 使 Ｃ Ｕ外 围 电路 复 杂 化 ，整 个 Ｐ
系 统 受 外 部 影 响 较 大 。为 了 解 决 这
维普资讯
设计应 用 Ｄ ｉ ＆ ｐｌ ｔ ｓ ｅｇ Ａｐ ａ ｎ ｓｎ ｉ ． ｃＯ
基于 Ｌ 的Ｃ 总线 ２ Ｐ １９ Ａ Ｃ １ Ｎ 智能节点的设计
Ｄｅｓｇｎ ｏｆＩ ｔ ｌ ｉ ｅｌｇｅｎ ｎ ｉ ｔＣＡＮ Ｂ ｓ Ｎｏｄｅ Ｂ ｅｄ ｏｎ Ｌ Ｃ２１ ｕ ａｓ Ｐ ９ １
接收 。
Ｔ Ａ１５ Ｊ ０ ０的 特 性 ， 本 设 计 中 Ｃ ＡＮ 终 动 Ｃ Ｎ 等 。 设 置 总 线 波 特 率 是 个 Ａ
Ｃ Ｎ 智 能节 点硬 件 电 路 Ａ
Ｃ Ｎ接 口部 分 包 括 ＬＣ １ （ Ａ Ｐ ２ １ 内 ９ 置 Ｃ Ｎ控 制 器 ） Ａ 、光 电 耦 合 器 和 总 线 收发器 ， 图 １ 示 。 如 所
端 电 阻 使 用 了分 裂 终 端 ， 总 线 端 难 点 ， 有 Ｃ 即 所 ＡＮ节 点 的 波 特 率 要 相 要 节 点 的 两 个 终端 电阻都 被 分 成 两 个 同 才 能 正 常 工 作 ， 注 意 正 确 配 置 等 值 的 电 阻 ，用 两个 ６ Ｑ的 电阻 代 Ｖ Ｂ ｌ ０ Ｐ ＤＶ和 Ｐ Ｌ寄 存 器 。 Ｌ
有 ： 个 总 线 上 的数 据 传 输 速 率 高 单
达 １ ／ ；２位 寄 存 器 和 Ｒ Ｍ 访 问 ； Ｍｂｓ ３ Ａ
¨ ・ １ ＣＡ 智 能 节 点 硬 件 电路 豳 Ｎ
基于CAN总线的油库自动发油监控系统智能节点设计
嗍络的构建 ，使 以太 例贯穿 于从探 作站到每 能终端的整 ’ 个智
个Ｊ 区，进 使从 ｍｅｔｅ 的一 个终端就 ｎ 以管耻变Ｉ站 的智 ｒ ｔ ｈ Ｊ ．
能 终端 成 为 日能 。 口 Ｊ ‘ 。
参 考文 献
ｒ
３ 软 件设计
３１ Ｔ ＰＩ 的 实 现 ． Ｃ／ Ｐ栈 Ｔ ／ 足一 个 由数 个 协 议 构 成 的 分 层 议组 ， 从 下 往 ＣＰＩ Ｐ 依次足删络接入层 （ 以太 、 令 牌 环 、Ｆ ＤＤＩ等 ） 、恻 络 且 连 层 （Ｐ Ｃ Ｉ、Ｉ ＭＰ 、Ａ Ｐ Ｒ 、Ｒ Ｐ 、主 机 对 主 机层 （ Ｃ 、ＵＤ ） ＡＲ ） Ｔ Ｐ Ｐ 和 用 层 （ Ｔ 、Ｔ Ｉｅ、Ｓ Ｆ Ｐ ｅｎｔ ＮＭＰ ＭＴ 、 ＮＰ 等 ） 、Ｓ Ｐ Ｓ 。每 一 层 完 成 川 的 功 能 ， ｌ ： 层 、 议 ： 下 层 议 之 卜 由十 嵌 入 。 系 统 叫只 是 一 种 通 讯 ． ， 此 需 要 实 现 所 自。 ｒ段 Ｉ ， 办议 用 Ｊ 的 一 些 协 议借 以传 送 舱拎 信 息 巳 Ｊ 中 Ｉ 。 ｊ 。奉 砹 计 中 ｎ Ｔ ＰＩ 的构 成 足 ： 络 接 入 层 为 以 太 Ｉ Ｅ ８ ２３ Ｃ／ Ｐ栈 恻 Ｅ Ｅ ０ ．，删络 且 连 层 为 Ｉ 、Ｉ Ｐ ＣＭＰ 、Ａ ， 主机 对 主 机 层 为 Ｔ Ｐ 用 层 为 设 ＲＰ Ｃ ， 需 ’主机； ． 约定的特 定的数据结构 。 为 要 让主 机 ｆ且 日 备知道接收 的数据 再代表什 么 ，发送 的数据 采用什 么结构 即 日。 Ｔ ＰＩ 的 结 构 如 ４所 ， 。 Ｊ Ｃ／ ’ Ｐ栈 Ｊ ÷ ３２ Ｒ Ｌ ０ ９ Ｓ驱 动 程 序 设 计 ． Ｔ ８ ｌＡ
图 ５ 接 收数 据包 程序框凰
手把手教你设计CAN总线系列讲座(2)
手把手教你设计CAN总线系列讲座(2)—CAN总线智能节点的设计在远程测控系统中，都要通过传感器或其他测量装置获取环境或相关的输入参数，传送到处理器，经过一定的算法，做出相应的控制决策，启动执行机构对系统进行控制，基于CAN总线的测控系统将单个测控设备变成网络节点，将控制系统中所需的基本控制、运行参数修改、报警、显示和监控等功能分散到各个远程节点中。
因此总线上的节点应该具有总线通信功能和测控功能，这必然离不开微处理器。
我们把具有这类功能的节点叫智能节点。
1 CAN网络节点结构和SJA1000的应用结构图一般把每个CAN模块分成不同的功能块。
这里以分布式恒温控制节点构成的CAN图1 CAN总线控制网络结构图控制网络为例（如图1所示），分析一下基于CAN总线的分布式网络节点的结构。
CAN节点由微处理器、CAN控制器SJA1000、光耦6N137模块和CAN驱动器82C50构成。
CAN控制器SJA1000执行在CAN规范里规定的完整的CAN协议，用于报文的缓冲和验收过滤，负责与微控制器进行状态、控制和命令等信息交换；在SJA1000下层是CAN收发器PCA82C50，它为CAN控制器和总线接口，它控制从CAN控制器到总线物理层或相反的逻辑电平信号，提供对总线的差动发送和对CAN控制器的差动接收功能。
光耦6N137起隔离作用。
图2 SJA1000的结构图所有这些CAN模块都由微处理器控制，它负责执行应用的功能，负责控制执行器（比如加热设备）、读传感器（比如温度）和处理人机接口。
如图2是SJA1000的应用结构图。
在CAN规范里，CAN核心模块控制CAN帧的发送和接收。
接口管理逻辑负责连接外部微处理器，该控制器可以是单片机、DSP或其他器件。
经过SJA1000复用的地址/数据总线访问寄存器和控制读写选通信号。
SJA1000的发送缓冲器能够存储一个完整的报文（扩展的或标准的）。
当微处理器初始化发送接口管理逻辑，CAN核心模块就会从发送缓冲器读CAN报文。
基于SJA1000的CAN智能测控节点设计
） ０ 冲，接着替入开钻Ｈ Ｅ Ｍ钻井液体系建立循环。正常 钻进后 ，在振动筛不跑浆和泵排 量已开起来的前提下快速 补充 高浓度Ｐ Ｆ — Ｐ Ｌ Ｕ Ｓ 胶液 ，提高钻井液包被性 ；整个循环系统 的Ｐ Ｆ — Ｐ Ｌ Ｕ Ｓ 浓度达到７ ｋ ｇ ／ ｍ ，补充胶液来提高循环系统中的防塌剂的
机器人 控制器设计 ，经实验验 证 ，具有结构简单 ，扩展性强 ， 实时性好 ，可靠性高等优点 。
【 参考文献 】
【 １ 】 王 慧锋 ， 何衍 庆 ． 现 场总 线控 制 系统原 理及 应 用【 Ｍ】 ． 北 京： 化 学工 业 出版社 ， ２ ０ ０ ６
［ ２ 】 李正军． 现 场 总 线及 其 应 用 技 术 ［ Ｍ】 ． 北京： 机 械 工 业 出版
版 社． ２ ０ １ １ ： ５ ９ ４ －６ １ ０
４应 用效 果 评价
（ 上接 ５ ８ 页 ）收子 程序 流 程 图如 图４ 所示 。
五 、结语
本文设计了以Ｓ Ｊ Ａ １ ０ ０ ０ 作为通信控制器的智能测控节点 ，讨
论了系统 的硬件 电路和软件程序设计 。该系统已应用于 多关节
Ｌ Ｈ ２ ９ — ２ — ２ 井由１ ４ ６ １ ｍ 钻进 至２ ３ ８ ７ ｍ，裸 眼段长９ ２ ６ ｍ，短 起下过程顺利。表现 出Ｈ Ｅ Ｍ钻井液体系具有良好 的低温流变性 及性能 比较稳定 ，隔水管等大井眼 中的携砂没有问题。 Ｌ Ｈ ２ ９ — ２ — ２ 井在整 口井钻进过程 中，整 口井井底钻井液循环 当量比重 （ Ｅ Ｃ Ｄ） 都相对稳定 ，和实际钻井液比重呈现０ ． ０ ２ ｇ ／ ｃ ｉ ｉ １ ａ 至０ ． ０ ３ ｇ ／ ｃ ｍ 增量 ，这个数据和Ｄ ｒ ｌ ｌ ｂ ｅ ｎ ｃ ｈ 软件算出来的值也相吻 合 ，表明钻进期间井眼相对比较清洁。
机器人 控制器设计 ，经实验验 证 ，具有结构简单 ，扩展性强 ， 实时性好 ，可靠性高等优点 。
【 参考文献 】
【 １ 】 王 慧锋 ， 何衍 庆 ． 现 场总 线控 制 系统原 理及 应 用【 Ｍ】 ． 北 京： 化 学工 业 出版社 ， ２ ０ ０ ６
［ ２ 】 李正军． 现 场 总 线及 其 应 用 技 术 ［ Ｍ】 ． 北京： 机 械 工 业 出版
版 社． ２ ０ １ １ ： ５ ９ ４ －６ １ ０
４应 用效 果 评价
（ 上接 ５ ８ 页 ）收子 程序 流 程 图如 图４ 所示 。
五 、结语
本文设计了以Ｓ Ｊ Ａ １ ０ ０ ０ 作为通信控制器的智能测控节点 ，讨
论了系统 的硬件 电路和软件程序设计 。该系统已应用于 多关节
Ｌ Ｈ ２ ９ — ２ — ２ 井由１ ４ ６ １ ｍ 钻进 至２ ３ ８ ７ ｍ，裸 眼段长９ ２ ６ ｍ，短 起下过程顺利。表现 出Ｈ Ｅ Ｍ钻井液体系具有良好 的低温流变性 及性能 比较稳定 ，隔水管等大井眼 中的携砂没有问题。 Ｌ Ｈ ２ ９ — ２ — ２ 井在整 口井钻进过程 中，整 口井井底钻井液循环 当量比重 （ Ｅ Ｃ Ｄ） 都相对稳定 ，和实际钻井液比重呈现０ ． ０ ２ ｇ ／ ｃ ｉ ｉ １ ａ 至０ ． ０ ３ ｇ ／ ｃ ｍ 增量 ，这个数据和Ｄ ｒ ｌ ｌ ｂ ｅ ｎ ｃ ｈ 软件算出来的值也相吻 合 ，表明钻进期间井眼相对比较清洁。
基于C8051F550的CAN总线智能节点的设计
ｆ 计 数 器模 块 １等 。本 文 重 点 就 模 拟 量 输 入 模 块 如
和 开 关 量 输 入 模 块 的设 计 。采 用 具 有 Ｃ Ｎ接 口的 Ａ
２ 智 能 节 点 硬 件 设 计
传统 的从节 点设 计 是将 Ｃ Ｕ ＡＮ Ｐ 与Ｃ 总线 控 制器
Ｃ ０ １ ５ ０ 片机 作为 系 统设 计 的从 节 点 ，用 来 采 ８５ Ｆ ５ 单 集模 拟量 和 开 关 量 。实 现 与 上 位 机 中央 控 制 器 的
通信
１ Ｃ Ｎ总 线通 信 网络 系统 Ａ
如 图ｌ 所示 ，本设 计 中通 过 带有 终端 器 （２ 欧 １０
Ｂ ｓｅ Ｃ Ｎ全 功能 的Ｃ Ｎ 块 实 现 ．符 合 Ｃ Ｎ ． ｏｈｈ Ａ Ａ 模 Ａ ２０ Ｂ
电 阻）的 通信 介 质 （ 绞 线）将 上 位 机 和底 层 模 块 双
连接 起 来 。 实 验 中 ，终 端 电 阻 和 双 绞 线 阻 抗 的 匹
协议 。工作 位 速率 可 达 １ ｂ 。控 制 器包 含 有 一个 Ｍｐ ｓ Ｃ Ｎ内核 ，消息 缓 冲 区 ，报文 处理 状态 机 和Ｃ Ｎ Ａ Ａ 控 制 寄 存 器 。通 信 控 制 器 有３ 个 消 息对 象 ，可 以配 ２
达 ２５０ ０ Ｖ的 直 流 电 压 。输 入 级 兼 容 ３３ ． Ｖ和 ５ Ｖ的
Ｃ Ｍ１ ５ 收发器 Ｔ ００
＋ ＋
千 ＋
＋ ＋
ｃ Ｏ １５Ｏ ８ ５ Ｆ ５ 单片机 ‘ ８ ５Ｆ ５ 单片机 Ｐ Ｃ ０ ５ ０ １ ＣＡ８ Ｃ ５ 收发器 ２ ２０
行业 扩展 到 过 程 工 业 ，机 械 工 业 ，机 器 人 和 楼 宇
Ｇ ５ ７ ，使Ｐ 机 直接 通 过Ｕ Ｂ 口就可 连人 Ｃ Ｎ ＹＢ ０ ） Ｃ Ｓ接 Ａ
液压同步顶升系统的CAN总线智能节点的设计与应用
ｔ ｌ ｇ ｎ ｏ ｅｉ ｕ ｅ ｙ ｒ ｕ ｉ ｙ ｃ ｒ ｎ ｕ ｉｔ ｇｃ ｎ ｒ ｌ ｅｄ ． ｃ ｒ ｉ ｇｔ ｅａ ｐ ｉ ａｉ ｎ． ｔ ｅ ｅｌ ｅ ｔ ｄ ｓ ｄｉ ｈ ｄ ａ ｌ Ｓ ｎ ｈ ｏ ｏ ｓＬ ｆｉ ｏ ｔ ｌｓ Ａｃ ｏ ｄ ｎ ｔ ｐ ｌ ｔ ｉ ｎ ｓ ｎ ｃ ｎ ｏｆ ｉ Ｏｈ ｃ ｏ ｈ ＣＡＮ Ｂ ｓｉ ｔｌ ｇ ｍ ｕ ｅｌ ｅ ｎ ｉ ｎ ｄ ｓ ｅ ｃ ｂ ｄ ｉ ｅｔｘ ａ ｏ ｌｔ ｆ ｒ ａ ｉ ｎｃ ｌ ｃｉ ｎ． ｉ ｆ ｒ ａｉ ｎ ｓｏ ａ ｅ ｉ ｆ ｒ ｔ ｎＣＡＮ ｅ ｉ ｌ ｏ ｏ ｅ ｓ ｒ ｅ ｔ ｔ ｎ ｃ ｍｐ ｅ ｅｉ ｏ ｍ ｔ ｏ ｌ ｔ ｄ ｉ ｎｈ ｅ ｃ ｎ ｏ ｅ ｏ ｎ ｏ ｍ ｔ ｔ ｒ ｇ ． ｎ ｏ ｍａ ｉ ｏ ｏ ｓ ｒ ｍｍｕ ｉ ａｃ ｎ・ ｃ ｔ ｎ．２ ２， ｒａ ｏ ａｏ ｉ ３ ． ｉ Ｉ ｍｍｕ ｉ ａｉ ． ａ ｄｏ ｈ ｒ ￣ ｔ ｎ ． ｄ ｓ ｒ ｅ ｎ ｔ ｅｔｘ ｏ ｔ ｅｄ ｓｇ ｅ ｃ ｎ ｔｏ ｃ ｎ ｎ ｔｅ ｆ ｉ ｉ ｓ Ａｓ ｅ ｃ ｂ ｄｉ ｈ ｅ ｔ ｆ ｈ ｅ ｉ ｎｍｅｈ ｄＣ ｂ ｅ Ｓ ＡＮ ｏ ｉ ｔ ｅ ａ ｃｓ ｎ ａ ａＣ ｎ ｅ
Ｌｃｏ ／ｆ ｌｃ ｏ ｉ ｃ ｎ ｅ ｎ ｎ ｔ ｎ ｇ Ｊ ｎｖｒｉ ，Ｃ ａ ｇ ｈ ｎ１０ ） Ｓ ｈ ｏ ｏ Ｅｅｔ ｎｃ Ｓ ｉ ｃ ｄ ｇ￣ ｎ 。 ｍｎＵ ｉ ｓｙ ｈ ｎ ｃｕ ３ ０ ｒ ｓ ｅ ａ Ｅ 舱ｅ ｅ ｔ １ ２
Ａ ｂｓｒ ｔ： Ｔｈｉ ａ ｒｄｅ ｃ ｉ ｄ ａＣＡＮ ｓｉ ｔ ｌｇｅ ｏｄ ｔｕｃｕ ｅｏ ｅ ｈ ｄ ａ ｅａ ｏ￣ ａ ｅｐ ｏｃ ｄ ｅ ， ｓ ｃ ｎ— ｔ ａｃ ｓｐ ｐｅ ｓ ｒｂｅ Ｂｕ ｎｅｌｉ ｎｔｎ ｅｓｒ ｔ ｒ ｆｔ ￣ ｗ ｒ ｎｄ ｓ ｈ ｒ ｒ ｅ ｕｒ ｓ ｕ ｈｉ
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
图１ ＣＮ Ａ总线智能 节点 系统框 图
Ｃ Ｎ 点 主 要 有 三 部 分 组 成 ，微 控 制 器 、Ｃ 协 议 控 制 器 Ａ节 Ｎ Ａ
和Ｃ 总线 收发器 。硬件 电路 的设计主要是Ｃ Ｎ Ｎ Ａ Ａ 协议控制器 与 微 控制器 之 间的接 口电路 ，以及Ｃ 总线收 发器 与物理 总线 Ｎ Ａ 之 问 的电路设计 。Ｃ 协议控 制器是 接 口电路 的核 心 ，它 主 Ｎ Ａ 要完成Ｃ 总线的通信协议 ，而Ｃ Ｎ Ｎ Ａ Ａ 总线 收发器 的功 能是增大 通信 距离 ，保护 系统 不受干扰 。以下对 用到 的主要芯 片进 行
Ｍ Ｐ ５ ５ 是 一 款 具 有 标 准 串 行 外 设 接 口 （ ｅ ｒ ａ Ｃ２ １ Ｓａ ｉｌ Ｐ ｒ ｐ ｅ ａ Ｉ ｔｒ ａ ｅ Ｐ ）的Ｃ Ｎ ｅ ｉ ｈ ｒ ｌ ｎ ｅ ｆ ｃ ，Ｓ Ｉ Ａ 协议控制 器 ，完全 支持
简单介绍。
１ ０ 。 （ ）Ｃ 采用 的是 短帧 结构 ，每一 帧的有 效字节 １个 ５ Ａ Ｎ
数 为８ ，具有 Ｃ Ｃ 验 和其 它检 测 措施 ，数 据 出错 几 率 个 Ｒ校 小 。Ｃ Ｎ 点在错误 严重 的情况 下 ，具有 自动关 闭功能 ， Ａ节
２ １Ｍ Ｐ ５ ５ ． Ｃ ２ １ 简介
ｐｏ ｔｂ ｌ ｙａ ｄ Ｓ ｎ ｒａ ｉ ｔ ｎ Ｏ ｏ ． ｉ Ｋｅ ｒ ｓＤｉｔｉｕ ｅ ｎ ｒ ｌ ｙ ｔ ｍ ； ｙｗｏ ｄ ： ｓｒｂ ｔｄ Ｃｏ ｔｏ ｓｅ ＣＡＮ ｕｓＩ ｅｌ ｅ ；ｏ ｔｂｌ ｙ Ｓ Ｂ ； ｎｔｌｇ ｎｔＰ ｒａ ｉｔ ｉ ｉ
ｌ 引言 ＣＮ （ｏ ｔ ｏ ｌ ｒ Ａ ｅ ｅｗ ｒ ） 线 ，又 称控 制 器 Ａ Ｃ ｎ ｒ ｌ ｅ ｒ ａ Ｎ ｔ ｏ ｋ 总 局 域 网，是Ｂ ｓｈ 司在现代 汽车 技术 中领先推 出的一种 ｏｃ公 多主 机局部 网。由于其卓越 的性 能 ，极高 的可靠 性，独特 灵 活 的设计 和 低廉 的价 格 ，现 己广 泛应 用于 工业 现 场控 制 、智能大 厦、小区安防 、交通 工具、 医疗 仪器 、环境监 控 等众 多领域 。Ｃ 已被 公认为 几种最 有前途 的现场 总线 Ｎ Ａ 之 一 。Ｃ Ｎ 线规 范 已被 Ｉ Ｏ Ａ总 Ｓ 国际 标准 组 织制 订 为 国际标 准 ，Ｃ 协议 也是建 立在 国际标 准组织 的开放 系统互 连参 Ｎ Ａ
ｄｉｔｉｕｔｄ ｃ ｎ ｒ ｌ ｓ ｓｅ ．ｔ ｉ ｅｌ ｅ ｔ ｓ ｏ ｓ ｒｂ ｅ ｏ ｔｏ ｙ ｔ ｍ Ｉｓ ｎｔｌｉ ｎ ｈ ｗ ｉ ｇ ｏ ａ ｐｔｂｉｔ ｆ ｒ ｖ ｒｏ ｍ ｉｒ ｐ ｏ ｅ ｓ ｒ ， ｉ ｈ ｄａａ ｇ ｎ： ｏ ｄ ｄａ ａ ｌ ｙ ｏ ａ ｉ ｕｓ ｉ ｃ ｏ ｒ ｃ ｓ ｏ ｓｈ ｇ ｔ ｔ ｒ ｕ ｈ ｕ ， ｅ ｆｃ ｒ ａ・ｉ ｅ ｏ ｍｕｎｃ ｔｏ ，ｉ ｌ ｃｒｕｉ ｎｄ ｏ ｔ ｒ ｄ ｓｇ ，ｔｏ ｇ ｎ ｉｉ ｔｒｅｅ ｃ ａ ｉ ｔ， ｉｅ ｈ ｏ ｇ ｐ ｔｐ ｒｅ ｔ ｅ ｌｔ ｃ ｍ ｍ ｉａｉ ｎ ｓｍｐ ｅ ｉｃ ｔ ａ ｓ ｆｗａ ｅ ｅ ｉ ｎｓｒ ｎ ａ ｔ－ｎ ｅｆ ｒ ｎ ｅ ｂ ｌｙ ｎｃ ｉ
ＣＮ Ａ 系统节 点 ，存 在如地 址 、数 据总 线的分 时复用 常导致接 口效率低 下；接收 、发送 缓冲区 的个数太 少，导致数据吞 吐 率不 高；帧屏蔽和过滤器 的设置不够灵活 ，不能满足 同时需
要更 多屏 蔽和过 滤条件 的要求等 缺 点。本设 计基于 带ＳＩ Ｐ接
口的独立Ｃ Ｎ Ａ 控制器Ｍ Ｐ ５ ５ Ｃ ２ １ ，可以克服上述 问题。
Ｄ ： １ ． ９ ９ ｊｓｎ１ ７ —６ ９ ．０１ ．６０ ４ ＯＩ ５ ６ ／ ．ｓ． ６ １ ５ ６２ １ ．０ ０ ｉ Ｉ
Ａｂｓｒ ｃ ： ｉ ａ ｅ ｒ ｓ ｎ ｓａ ｄ ｓｇ ｆＣ ｔａ ｔＴｈ ｓｐ ｐ ｒｐ ｅ ｅ ｔ ｅ ｉ ｎ ｏ ＡＮ ｕ ｎ ｅｌ ｅ ｔｎ ｄ ｓｗｈ ｃ ｌｙ ｈ ｏ ｅ ｉ ｎ ａ ｄ ｃ ｈ ｒｎｃ ｏｅ ｉ ｈ ｂ ｓｉ ｔｌｇ ｎ ｏ ｅ ｉｈ ｐ ａ ｓｔ ｅ ｃ ｈ ｓｏ ｎ ｏ ｅ ｅ ｅｒ ｌ ｎ ｔ ｅ ｉ
厂 ＿ ］
董
张 大 智
（ 中国 电子科技 集 团公 司第二十研 究所 ，陕西 西安 ７ ０ ８ １ ６） ０
摘
要 ：本 文提 出了一 种在 分布 式控 制 系统 中起 着承 上启 下作 用 的Ｃ Ｎ Ａ 总线智 能 节点的设 计方案 。其 智能化体 现在 能适
应 多种微 处理 器、数据吞 吐率 高、通讯 实时性好 、 电路和 软件设 计 简单 、抗 干扰 能力 强、可移植性好 等方 面。 关键 词 ：分布 式控 制 系统 ；Ｃ Ｎ Ａ ；智 能化 ；移 植性
２ 节点硬件设计
ＣＮ 点系统框 图如 图１ Ａ节 所数据链路层和物 理层 ，用户
可在其基础上 开发适合系统 实际需要 的应用层通 信协议 ， 但 由于Ｃ 总线极 高的可靠 性 ，从而使 应用层 通信协 议得 Ｎ Ａ 以大大简化 。 Ｃ 总线有 以下 特 点： （ ）Ｃ Ｎ 以是对 等结构 ，即 Ｎ Ａ １ Ａ可 多主机工作方 式，网络上任 意一个节点可 以在任意时刻主 动地 向 网络上 其它节 点发送 信息 ，不分主 从 ，通 讯方式 灵活 。 （ ）Ｃ 网络上 的节 点可 以分为不 同的优先级 ，满 ２ Ａ Ｎ 足不 同的实时需要 。 （ ）Ｃ Ｎ ３ Ａ 采用非破坏性 仲裁技术 ，当 两个节点 同时向网络上传送信 息时 ，优先级 低的节点 自动 停止发送 ，在 网络负载很重 的情况下不会 出现网络瘫痪 。 （ ）Ｃ 可 以点对点 、点对 多点、点对 网络 的方式发送和 ４ Ａ Ｎ 接 收 数 据 ， 通 讯 距 离 最 远 １ ｋ （ｋ ／ ） ０ ｍ ５ ｂ ｓ ，节 点数 目可达
Ｃ Ｎ 点 主 要 有 三 部 分 组 成 ，微 控 制 器 、Ｃ 协 议 控 制 器 Ａ节 Ｎ Ａ
和Ｃ 总线 收发器 。硬件 电路 的设计主要是Ｃ Ｎ Ｎ Ａ Ａ 协议控制器 与 微 控制器 之 间的接 口电路 ，以及Ｃ 总线收 发器 与物理 总线 Ｎ Ａ 之 问 的电路设计 。Ｃ 协议控 制器是 接 口电路 的核 心 ，它 主 Ｎ Ａ 要完成Ｃ 总线的通信协议 ，而Ｃ Ｎ Ｎ Ａ Ａ 总线 收发器 的功 能是增大 通信 距离 ，保护 系统 不受干扰 。以下对 用到 的主要芯 片进 行
Ｍ Ｐ ５ ５ 是 一 款 具 有 标 准 串 行 外 设 接 口 （ ｅ ｒ ａ Ｃ２ １ Ｓａ ｉｌ Ｐ ｒ ｐ ｅ ａ Ｉ ｔｒ ａ ｅ Ｐ ）的Ｃ Ｎ ｅ ｉ ｈ ｒ ｌ ｎ ｅ ｆ ｃ ，Ｓ Ｉ Ａ 协议控制 器 ，完全 支持
简单介绍。
１ ０ 。 （ ）Ｃ 采用 的是 短帧 结构 ，每一 帧的有 效字节 １个 ５ Ａ Ｎ
数 为８ ，具有 Ｃ Ｃ 验 和其 它检 测 措施 ，数 据 出错 几 率 个 Ｒ校 小 。Ｃ Ｎ 点在错误 严重 的情况 下 ，具有 自动关 闭功能 ， Ａ节
２ １Ｍ Ｐ ５ ５ ． Ｃ ２ １ 简介
ｐｏ ｔｂ ｌ ｙａ ｄ Ｓ ｎ ｒａ ｉ ｔ ｎ Ｏ ｏ ． ｉ Ｋｅ ｒ ｓＤｉｔｉｕ ｅ ｎ ｒ ｌ ｙ ｔ ｍ ； ｙｗｏ ｄ ： ｓｒｂ ｔｄ Ｃｏ ｔｏ ｓｅ ＣＡＮ ｕｓＩ ｅｌ ｅ ；ｏ ｔｂｌ ｙ Ｓ Ｂ ； ｎｔｌｇ ｎｔＰ ｒａ ｉｔ ｉ ｉ
ｌ 引言 ＣＮ （ｏ ｔ ｏ ｌ ｒ Ａ ｅ ｅｗ ｒ ） 线 ，又 称控 制 器 Ａ Ｃ ｎ ｒ ｌ ｅ ｒ ａ Ｎ ｔ ｏ ｋ 总 局 域 网，是Ｂ ｓｈ 司在现代 汽车 技术 中领先推 出的一种 ｏｃ公 多主 机局部 网。由于其卓越 的性 能 ，极高 的可靠 性，独特 灵 活 的设计 和 低廉 的价 格 ，现 己广 泛应 用于 工业 现 场控 制 、智能大 厦、小区安防 、交通 工具、 医疗 仪器 、环境监 控 等众 多领域 。Ｃ 已被 公认为 几种最 有前途 的现场 总线 Ｎ Ａ 之 一 。Ｃ Ｎ 线规 范 已被 Ｉ Ｏ Ａ总 Ｓ 国际 标准 组 织制 订 为 国际标 准 ，Ｃ 协议 也是建 立在 国际标 准组织 的开放 系统互 连参 Ｎ Ａ
ｄｉｔｉｕｔｄ ｃ ｎ ｒ ｌ ｓ ｓｅ ．ｔ ｉ ｅｌ ｅ ｔ ｓ ｏ ｓ ｒｂ ｅ ｏ ｔｏ ｙ ｔ ｍ Ｉｓ ｎｔｌｉ ｎ ｈ ｗ ｉ ｇ ｏ ａ ｐｔｂｉｔ ｆ ｒ ｖ ｒｏ ｍ ｉｒ ｐ ｏ ｅ ｓ ｒ ， ｉ ｈ ｄａａ ｇ ｎ： ｏ ｄ ｄａ ａ ｌ ｙ ｏ ａ ｉ ｕｓ ｉ ｃ ｏ ｒ ｃ ｓ ｏ ｓｈ ｇ ｔ ｔ ｒ ｕ ｈ ｕ ， ｅ ｆｃ ｒ ａ・ｉ ｅ ｏ ｍｕｎｃ ｔｏ ，ｉ ｌ ｃｒｕｉ ｎｄ ｏ ｔ ｒ ｄ ｓｇ ，ｔｏ ｇ ｎ ｉｉ ｔｒｅｅ ｃ ａ ｉ ｔ， ｉｅ ｈ ｏ ｇ ｐ ｔｐ ｒｅ ｔ ｅ ｌｔ ｃ ｍ ｍ ｉａｉ ｎ ｓｍｐ ｅ ｉｃ ｔ ａ ｓ ｆｗａ ｅ ｅ ｉ ｎｓｒ ｎ ａ ｔ－ｎ ｅｆ ｒ ｎ ｅ ｂ ｌｙ ｎｃ ｉ
ＣＮ Ａ 系统节 点 ，存 在如地 址 、数 据总 线的分 时复用 常导致接 口效率低 下；接收 、发送 缓冲区 的个数太 少，导致数据吞 吐 率不 高；帧屏蔽和过滤器 的设置不够灵活 ，不能满足 同时需
要更 多屏 蔽和过 滤条件 的要求等 缺 点。本设 计基于 带ＳＩ Ｐ接
口的独立Ｃ Ｎ Ａ 控制器Ｍ Ｐ ５ ５ Ｃ ２ １ ，可以克服上述 问题。
Ｄ ： １ ． ９ ９ ｊｓｎ１ ７ —６ ９ ．０１ ．６０ ４ ＯＩ ５ ６ ／ ．ｓ． ６ １ ５ ６２ １ ．０ ０ ｉ Ｉ
Ａｂｓｒ ｃ ： ｉ ａ ｅ ｒ ｓ ｎ ｓａ ｄ ｓｇ ｆＣ ｔａ ｔＴｈ ｓｐ ｐ ｒｐ ｅ ｅ ｔ ｅ ｉ ｎ ｏ ＡＮ ｕ ｎ ｅｌ ｅ ｔｎ ｄ ｓｗｈ ｃ ｌｙ ｈ ｏ ｅ ｉ ｎ ａ ｄ ｃ ｈ ｒｎｃ ｏｅ ｉ ｈ ｂ ｓｉ ｔｌｇ ｎ ｏ ｅ ｉｈ ｐ ａ ｓｔ ｅ ｃ ｈ ｓｏ ｎ ｏ ｅ ｅ ｅｒ ｌ ｎ ｔ ｅ ｉ
厂 ＿ ］
董
张 大 智
（ 中国 电子科技 集 团公 司第二十研 究所 ，陕西 西安 ７ ０ ８ １ ６） ０
摘
要 ：本 文提 出了一 种在 分布 式控 制 系统 中起 着承 上启 下作 用 的Ｃ Ｎ Ａ 总线智 能 节点的设 计方案 。其 智能化体 现在 能适
应 多种微 处理 器、数据吞 吐率 高、通讯 实时性好 、 电路和 软件设 计 简单 、抗 干扰 能力 强、可移植性好 等方 面。 关键 词 ：分布 式控 制 系统 ；Ｃ Ｎ Ａ ；智 能化 ；移 植性
２ 节点硬件设计
ＣＮ 点系统框 图如 图１ Ａ节 所数据链路层和物 理层 ，用户
可在其基础上 开发适合系统 实际需要 的应用层通 信协议 ， 但 由于Ｃ 总线极 高的可靠 性 ，从而使 应用层 通信协 议得 Ｎ Ａ 以大大简化 。 Ｃ 总线有 以下 特 点： （ ）Ｃ Ｎ 以是对 等结构 ，即 Ｎ Ａ １ Ａ可 多主机工作方 式，网络上任 意一个节点可 以在任意时刻主 动地 向 网络上 其它节 点发送 信息 ，不分主 从 ，通 讯方式 灵活 。 （ ）Ｃ 网络上 的节 点可 以分为不 同的优先级 ，满 ２ Ａ Ｎ 足不 同的实时需要 。 （ ）Ｃ Ｎ ３ Ａ 采用非破坏性 仲裁技术 ，当 两个节点 同时向网络上传送信 息时 ，优先级 低的节点 自动 停止发送 ，在 网络负载很重 的情况下不会 出现网络瘫痪 。 （ ）Ｃ 可 以点对点 、点对 多点、点对 网络 的方式发送和 ４ Ａ Ｎ 接 收 数 据 ， 通 讯 距 离 最 远 １ ｋ （ｋ ／ ） ０ ｍ ５ ｂ ｓ ，节 点数 目可达