CAN总线连接控制器

CAN总线连接控制器

专业：电气工程及其自动化姓名：黄志伟指导老师：周志文

摘要本论文设计了一个以CAN总线和单片机为核心的控制器。在分析了CAN总线连接控制器的功能和结构的基础上，采用A T89S52单片机为主控制器，进行了单片机最小系统的硬件设计，并进行了模拟输入前向通道、模拟输出后向通道和CAN通讯模块的设计。在介绍各个模块的具体设计的同时，对其设计的关键芯片也给予了详细的介绍。该控制器实现了8位模拟信号的并行输入和8位模拟信号的串行输出，在其与外部进行通讯时最快可以实现1Mbms的速度。软件设计部分实现了系统初始化、采集数据出错提示、数据的输出/输入、本地/远程数据的处理以及数据的远程传输。在这里给出了主程序和主要子程序的程序设计流程图。如果有特殊需要也可以根据具体的要求对软硬件进行相应的扩展或删减以便更优的应用到生产或生活中。

关键词AT89S52，CAN总线，节点

ABSTRACT

The present paper has designed one controller which taken the CAN-bus and the monolithic integrated circuit as the core. In has analyzed the CAN-bus interfacing controller's function and in the structure foundation, using AT89S52 monolithic integrated circuit as main controller carried on the monolithic integrated circuit smallest system's hardware design, and has carried on the design of analog input forward channel, the analog output backward channel and

the CAN communication module. While introducing concrete design of each module, this article has also given the detailed introduction to its design's essential chip. This controller has realized serial output of 8 simulated signal parallel input and 8 simulated signal, carries on1Mbms speed when communicate with exterior equipment. The software design partly realized system initial self-checking, the running status monitor, to make a mistake the prompt, the data output/input, local/long range data processing as well as the data long-distance transmission. Here we have the master routine and the main subroutine programming flow chart. If there has the special need also to be possible to carry on the corresponding expansion or the deletion according to the concrete request to the software and hardware, so have wide application in production or life.

Key Words：AT89S52, CAN-bus, Node

1.绪论

集先进的嵌入式系统、现代通讯、自控理论和网络技术于一身的现场总线技术，是自动化技术发展的热点之一。它的出现标志着工业控制技术领域进入了一个新的时代。

CAN总线作为符合国际标准的现场总线之一，已经在世界范围内得到了广泛的应用。由于在国内CAN总线的发展起步较晚，虽然最近几年有了较大的发展，但是现在仍然有很多的控制系统的设计是基于RS485总线。

基于RS485的总线系统的主从结构，无法构成多主或冗余结构的系统；通信方式采用循环地址查询、握手通信，节点越多传输效率越低；上传通信无优先级别，即使急需传输的异常数据也得按顺序排队等候召唤，实时性差，往往贻误时机；单个节点错误影响整个系统性能等问题，难以进一步提高控制系统的性能。CAN总线采用多主工作方式；数据通信具有突出的可靠性、实时性和灵活性；错误节点具有自动关闭输出功能，不会影响整个系统的正常运行等诸多优点。将CAN总线技术应用到控制器的设计中，构建基于CAN 总线技术的控制系统可以更好地发挥控制系统的性能。

本论文设计了一个基于CAN总线的测控节点——CAN总线连接控制器。该控制器实现了8位模拟信号的并行输入和8位模拟信号的串行输出，在其与外部进行通讯时最快可以实现1Mbms的速度。软件设计部分实现了系统初始自检、运行状态监测、出错提示、数据的输出/输入、本地/远程数据的处理以及数据的远程传输。如果有特殊需要也可以根据具体的要求对软硬件进行相应的扩展或删减以便更好的应用到生产或生活中。

2.CAN总线连接控制器的硬件设计

CAN总线连接控制器主要包括：模拟输入单元、模拟输出单元、CAN总线通信单元、显示单元和键盘输入单元，其结构框图如图2-1所示：

图2-1 CAN总线连接控制器框图

主控制器是整个节点的控制中心，通过访问CAN协议控制器来实现对CAN总线的访问以便于外界交换信息；同时，控制器具体功能单元实现输出或输入的功能。主控器其一般根据节点所需要实现功能的复杂程度和技术需求来选择的，可以是单片机、DSP处理器或其他较高档次的CPU。

CAN协议控制器实现CAN协议的数据链路层和物理层的功能，对外具有与主控制器和总线驱动器的接口。通过对其编程，主控制器可以设置它的工作方式，控制器它的工作状态，进行数据的发送和接受，把应用层建立在它的基础之上。

这里选用ATMEL公司生产的自带存储器的AT89S52单片机做连接控制器的主控制器，在总线通信接口中，选择PHLIPS公司的独立CAN总线协议控制器SJA1000,对于CAN控制器与物理总线间的接口芯片选用的CAN总线驱动