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1、萬方數(shù)據(jù)第34卷增刊2中南工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)J．CENT．SOUTHUNIV．TECHNoL．2003年7月基于CAN總線實(shí)現(xiàn)的PC機(jī)與單片機(jī)的通信馮瑛，張?zhí)┥?，余君蘭(中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院，湖南長(zhǎng)沙410083)摘要：簡(jiǎn)要介紹了CAN總線的特點(diǎn)及HK—CAN30BCAN總線通信板的應(yīng)用，分析了系統(tǒng)的硬件組成原理以及上、下位機(jī)通信程序的設(shè)計(jì)．關(guān)鍵詞：CAN總線；PC機(jī)；單片機(jī)；通信中圖分類號(hào)：TP273CAN即控制器局域網(wǎng)絡(luò)．由于CAN總線本身的特點(diǎn)，其應(yīng)用范圍已遍及從高速網(wǎng)絡(luò)到低成本的多線路網(wǎng)絡(luò)．用CAN總線很容易實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的
2、多機(jī)對(duì)等式通信，但是在工業(yè)控制中，集中的系統(tǒng)監(jiān)控是必不可少的．在此，作者主要研究用HK—CAN30B通信卡實(shí)現(xiàn)PC機(jī)與單片機(jī)的通信．1CAN總線的技術(shù)特點(diǎn)CAN屬于總線式串行通信網(wǎng)絡(luò)，與一般的通信總線相比，CAN總線的數(shù)據(jù)通信具有可靠性，實(shí)時(shí)性和靈活性：(1)CAN為多主方式工作，網(wǎng)絡(luò)上任意節(jié)點(diǎn)可在任一時(shí)刻主動(dòng)向網(wǎng)絡(luò)上其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息，不分主從，無需站地址等節(jié)點(diǎn)信息，網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)信息分成不同的優(yōu)先級(jí)，可滿足不同的實(shí)時(shí)要求．(2)CAN采用非破壞性總線仲裁技術(shù)，在網(wǎng)絡(luò)負(fù)載很重的情況下也不會(huì)出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)癱瘓現(xiàn)象．(3)CAN通過報(bào)文濾波實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、一
3、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的傳送接收數(shù)據(jù)，無需專門的調(diào)度．(4)直接通信距離最遠(yuǎn)可達(dá)10km，通信速率最高可達(dá)1Mbps，CAN上的節(jié)點(diǎn)數(shù)目前可達(dá)110個(gè)，通信電纜可為雙絞線，同軸電纜或光纖，靈活方便．2基于CAN總線的上下位機(jī)系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)2．1系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)過程系統(tǒng)的組成原理如圖1所示．下位機(jī)的每收稿日期：2003—03—12一個(gè)節(jié)點(diǎn)由80C196單片機(jī)、CAN控制器SJAl000和CAN收發(fā)器82C250組成，上位機(jī)插入1塊CAN通信卡HK—CAN30B，以實(shí)現(xiàn)上下位機(jī)的通信．下位機(jī)的數(shù)據(jù)經(jīng)過80C196單片機(jī)處理以后，以CAN的格式寫入CAN控制器的發(fā)送
4、緩沖區(qū)，并啟動(dòng)發(fā)送命令，把數(shù)據(jù)發(fā)送到CAN總線上．上位機(jī)的CAN通信卡接收到信息包以后向窗口發(fā)送1個(gè)消息，用戶接到消息以后調(diào)用接收函數(shù)從虛擬設(shè)備的緩沖序列中讀取所有的信息包，直到隊(duì)列空，并進(jìn)行相應(yīng)的處理．上位機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)只需調(diào)用發(fā)送函數(shù)，由CAN通信卡將要發(fā)送的信息包發(fā)送到總線上．下位機(jī)cAN控制器接收后將信息存放在CAN控制器的接收緩沖區(qū)，然后向單片機(jī)發(fā)送中斷信號(hào)，或者由單片機(jī)不斷進(jìn)行查詢讀取CAN控制器接收緩沖區(qū)的信息包．下位機(jī)CAN總線通信接口電路圖如圖2所示．采用82C250CAN收發(fā)器以增強(qiáng)CAN總線的驅(qū)動(dòng)能力，在CAN控制器與CAN
5、收發(fā)器之間用6N137120QCAN總線通用PC機(jī)網(wǎng)l接El卡ICAN收發(fā)器l{ICAN收發(fā)器20QCAN控制器llCAN控制器l一節(jié)點(diǎn)單片機(jī)卜?·iI單片機(jī)圖1系統(tǒng)的組成原理圖萬方數(shù)據(jù)2003年7月馮瑛，等：基于CAN總線實(shí)現(xiàn)的PC機(jī)與單片機(jī)的通信．?6N37"：tOGn80C196SJAl000蚤勱(』iVcc／!}／RXDADo～×1}-1TXD----I1oAD，ADo’。臣4．7kQAD，●_一'’_V。。6N137GND-LN390Q?390Q1"4Exint。QINT．r——亡=hRS∞r(nóng)點(diǎn)E■毛7l‘1廠一lADI5—D～CS
6、一GNoil00nFT，K200kQTXn{QnnlT彳卜1圖2下位機(jī)CAN總線通信接口電路圖實(shí)現(xiàn)電流隔離，防止線路間的串?dāng)_．總線的2個(gè)末端各接1個(gè)120Q的終端負(fù)載電阻以抑制總線上信號(hào)的反射．RXl的電位保持在2．5V左右，CDR寄存器中的CBP位應(yīng)置零，以形成CAN要求的邏輯電平．2．2系統(tǒng)通信的軟件設(shè)計(jì)通信軟件主要有初始化程序、發(fā)送程序、接收程序3部分組成．初始化主要是通過對(duì)CAN控制器控制段中的寄存器寫入控制字以確定控制器的工作方式等．在上電復(fù)位、硬件復(fù)位和軟件復(fù)位(運(yùn)行期間給CAN控制器發(fā)1個(gè)復(fù)位請(qǐng)求，置復(fù)位請(qǐng)求位為1)期間，必須對(duì)
7、CAN控制器進(jìn)行初始化．對(duì)初始化程序有如下幾點(diǎn)說明：(1)時(shí)鐘分頻寄存器CDR．0—1(屏蔽CLKOUT引腳)，CDR．6—1(置位CBP位)，CDR．7=1(CAN控制器工作于basicCAN模式)．(2)接收碼寄存器ACR和接收屏蔽寄存器AMR：ACR．7～ACR．0和報(bào)文標(biāo)識(shí)符的最高8位(ID．10～I(xiàn)D．3)必須等于由接收屏蔽寄存器相關(guān)屏蔽的那些位，或者滿足以下等式報(bào)文才予以接收：[(ID．10～I(xiàn)D．3)一(AC．7～AC．0)]或(AM．7～AM．O)=11lll兒1B，程序中設(shè)定該下位機(jī)只接收標(biāo)識(shí)符為ID．10～I(xiàn)D．3—000
8、00010B的報(bào)文．(3)總線定時(shí)器BTR0和BTRI的值決定了CAN控制器的波特率預(yù)設(shè)值、同步跳轉(zhuǎn)寬度、每1個(gè)位周期的長(zhǎng)度、采樣點(diǎn)的位置以及在每1個(gè)采樣點(diǎn)的采樣數(shù)
