CAN總線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設計方案與實現(xiàn)

1、封面作者：PanHongliang僅供個人學習基于 CAN 總線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)CAN 總線通信實驗36內容提要：以 CAN （Controller Area Network）總線控制器 SJA1000 為核心 , 設計了一種通用的基于 CAN 總線的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) , 給出了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的原理、單 個節(jié)點的軟硬件設計。 重點闡述了 CAN 總線智能節(jié)點的設計、實現(xiàn)與注意事 項。 實驗表明 , CAN總線的多主結構使系統(tǒng)改型靈活 , 數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定 , 可靠 性好 , 數(shù)據(jù)傳輸速率可達 1Mbit/s,能滿足現(xiàn)場的實時性要求。 CAN 總線的使 用大大節(jié)約了連接導線、維護和安裝費用 , 提

2、高了系統(tǒng)的性價比 , 具有廣泛的 應用前景。關鍵詞：數(shù)據(jù)采集 CAN 總線 現(xiàn)場總線 芯片 SJA 1000目錄一、引言 0二、CAN 總線錯誤！未定義書簽。（一）CAN 總線介紹 0（二）CAN 協(xié)議 0三、結構設計 錯誤！未定義書簽。四、硬件設計 3五、軟件設計 錯誤！未定義書簽。（一）初始化子程序 4（二）發(fā)送子程序 6（三） 查詢方式接收子程序 8六、測試報告 錯誤！未定義書簽。附錄 12參考文獻 .一、引言信息技術的飛速發(fā)展 , 引起了自動化系統(tǒng)結構的變革 , 形成以網絡集成自動化為基 礎的控制系統(tǒng)?，F(xiàn)場總線順應這一形式發(fā)展 , 已成為當前工業(yè)數(shù)據(jù)總線領域中一個新熱 點, 被廣泛應用

3、于工業(yè)現(xiàn)場控制、智能家居、交通工具、環(huán)境監(jiān)測等眾多領域。用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)能實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集與處理 , 加入高級算法即可實現(xiàn)智能控制 , 因而減輕了上位 機的負擔。本設計設計了一個通用的基于CAN 總線的數(shù)據(jù)采集卡，著重闡述了它的設計及其實現(xiàn)。二、 CAN 總線（一 ）CAN 總線介紹CAN 總線（Cont roller Area Network控制器局域網）是現(xiàn)場總線的一種。它是德國 Bosch 公司在 1986 年為解決現(xiàn)代汽車中眾多的控制與測試儀器之間的數(shù)據(jù)交換而 開發(fā)的一種串行數(shù)據(jù)通訊總線。CAN 總線與其它通信網的不同之處有二：一是報文傳送 中不包含目標地址 , 它是以全網廣播為基礎 , 各

4、接收站根據(jù)報文中反映數(shù)據(jù)性質的標識 符過濾報文 , 該收的收下 , 不該收的棄而不用。其好處是可在線上網下網、 即插即用 和多站接收。二是特別強化了對數(shù)據(jù)安全性的關注 , 滿足控制系統(tǒng)及其它較高數(shù)據(jù)要 求的系統(tǒng)需求。CAN 總線具有下列主要特性：多主站依據(jù)優(yōu)先權進行總線訪問。非破壞性的基于優(yōu)先權的總線仲裁。借助接收濾波的多地址幀傳送。遠程數(shù)據(jù)請求。配置靈活。全系統(tǒng)的數(shù)據(jù)相容性。錯誤檢測和出錯信令。發(fā)送期間若丟失仲裁或由于出錯而遭破壞的幀可自動重發(fā)送。暫時錯誤和永久性故障節(jié)點的判別以及故障節(jié)點的自動脫離 CAN 總線。（二）CAN 協(xié)議數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄐ艆f(xié)議是指對數(shù)據(jù)傳輸?shù)募s定 , 包括定時 、控制

5、 、格式化和數(shù)據(jù) 表示方法等等 。1.CA N 分層結構的協(xié)議CAN 是一串行通訊協(xié)議 CAN 總線規(guī)范規(guī)定了任意兩個節(jié)點之間的兼容性 ,包括電氣 特性及數(shù)據(jù)解釋協(xié)議 , 為保證設計使用的透明性及使用的靈活性 ,CAN 協(xié)議分為如下幾 層: 目標層 、傳送層 、物理層 。目標層的功能范圍包括：信息識別、信息狀態(tài)及處理。 傳送層的功能范圍包括： 幀組織、總線仲裁、檢錯、錯誤報告、錯誤處理。 物理層的功能范圍包括： 實際位傳送過程上的電氣特性。2.CA N 網絡通訊協(xié)議總線控制器支持 4 種不同結構的 CAN 協(xié)議幀類型： 數(shù)據(jù)幀用于節(jié)點之間的數(shù)據(jù)傳輸 遠程幀：用于請求發(fā)送具有相同標識符的數(shù)據(jù)幀

6、出錯幀：用于指示檢測到的錯誤狀態(tài) 過載幀：用于提供先前和后續(xù)數(shù)據(jù)幀或遠程幀之間的附加延時 數(shù)據(jù)幀、遠程幀、出錯幀、過載幀都按一定的格式進行編碼 數(shù)據(jù)幀：由 7 個不同的位場構成 , 如圖 1 所示。它們是：幀起始、仲裁場、控制場、CRC 場、ACK 場和幀結束；遠程幀：由 6 個不同的位場構成：幀起始 、仲裁場、控制場、CRC 場、ACK 場、 幀結束出錯幀：由兩個不同的場構成。第一個場由來自不同節(jié)點的錯誤標志疊加給出,后隨的第二個場為錯誤定界符超載幀：包括兩個位場、超載標志和超載界定符。 數(shù)據(jù)幀和遠程幀以幀間空間同先前幀隔開 ,幀編碼和發(fā)送 /接收。圖 1 數(shù)據(jù)幀的構成幀起始、仲裁場、控制場

7、、數(shù)據(jù)場、序列幀段均以位填充方法進行編碼 , 即在以送 位流中檢測到 5 個數(shù)值相同的時候 , 自動插人一個補碼位。數(shù)據(jù)幀或遠程幀的其余位 場、錯誤幀、超載幀為固定格式 , 不使用位填充方法編碼 , 幀中的位流按照非歸零方法 編碼。發(fā)送時從其 SOF 場開始逐個位場發(fā)送。對于發(fā)送器和接收器，一幀的有效點是不同 的。對于發(fā)送器 , 若在幀結束完成前不存在錯誤 , 則該幀有效。 對于接收器 , 若在幀結束最后一位前不存在錯誤 , 則該幀有效?？偩€訪問和仲裁：當檢測到間歇場未被 “顯性”位中斷后 , 認為總線被所有節(jié)點釋放?？偩€被釋放 后 , “錯誤一激活”節(jié)點可以訪問總線。當許多節(jié)點一起開始發(fā)送時

8、 , 只有發(fā)送具有 最高優(yōu)先權的幀節(jié)點變?yōu)榭偩€主機 , 享有對總線的控制權。這種解決總線訪問沖突的機 理是基于競爭的促裁,依據(jù)標識符和緊隨其后的 RTF 位來完成。錯誤檢測：在 CAN 中存在 5 類不同的錯誤位錯誤、填充錯誤、CRC 錯誤、形式錯誤、應答錯誤、在網絡中的任何一個節(jié)點 , 根據(jù)其錯誤計數(shù)器的數(shù)值 , 可能處于下列 3 種狀態(tài)之-.“錯誤一激活”節(jié)點：一個“錯誤一激活”節(jié)點可以正常參與總線通信 , 并在檢測到錯誤時 , 發(fā)出一個激 活錯誤標志?！板e誤一認可”節(jié)點：一個“錯誤一認可”節(jié)點不應發(fā)送激活錯誤標志 , 它參與總線通信 , 但在檢測到錯 誤時 ,發(fā)出一個認可錯誤標志?！翱偩€

9、脫離”節(jié)點：當一個節(jié)點由于請求故障界定實體而對總線處于關閉狀態(tài)時 , 其處于“總線脫離” 狀態(tài)，在“總線脫離”狀態(tài)。為了進行錯誤界定 , 在總線上的每一個單元中都設有兩種計數(shù)器：發(fā)送出錯計數(shù)器 和接收出錯計數(shù)器 , 錯誤計數(shù)器的值按照一定的規(guī)則進行修正。當節(jié)點的發(fā)送計數(shù)器或接收計數(shù)器的值超過 127 時 , 則監(jiān)控器要求置相應節(jié)點為 “錯誤一認可”狀態(tài) , 送出一個激活標志。 當發(fā)送計數(shù)器或接收計數(shù)器的值均小于或等 于 127 時 , “錯誤一認可”節(jié)點再次變?yōu)?“錯誤一激活” 。當節(jié)點的發(fā)送計數(shù)器的值超過 255 時 , 則監(jiān)控器要求置相應節(jié)點為“脫離總線”狀 態(tài)。處于“脫離總線”狀態(tài)的節(jié)點

10、 , 在監(jiān)測到總線上出現(xiàn) 128 次 11 個連續(xù)的“隱性” 位 ,變?yōu)閮蓚€錯誤計數(shù)器均為 0 的“錯誤一激活”節(jié)點。三、結構設計數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集模塊和數(shù)據(jù)傳輸模塊組成, 其中數(shù)據(jù)傳輸通過 CAN(Controller Area Network)總線來實現(xiàn)。 控制器局域網 CAN 屬于現(xiàn)場總線范疇,它 是一種有效支持分布式控制或實時控制的串行通信網絡。系統(tǒng)采用總線式網絡拓撲結構 其系統(tǒng)總體結構如圖 2 所示。圖 2 系統(tǒng)總體結構選用 CAN 總線連接各 節(jié)點 , 形成多 主控制器的局域網。 CAN 總線 符合 ISO11898標準，最多可掛接 110 個節(jié)點，采用 CAN 總線特有的多主

11、傳送方式,各采集 控制器根據(jù)現(xiàn)場需要 , 當有數(shù)據(jù)時可自主發(fā)送 , 無需主機不停地輪巡 , 節(jié)省了網絡上的 數(shù)據(jù)流量 , 提高了傳輸效率。 CAN 總線傳輸介質為雙絞線或同軸電纜 , 走線少、系統(tǒng) 易擴展、改型靈活 , 正是由于這些其他通信方式無法比擬的優(yōu)點 , 才使之成為系統(tǒng)分布 比較分散的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的理想總線。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)將由現(xiàn)場傳感器送來的數(shù)據(jù)發(fā)送到空閑的CAN 總線上，而總線上各節(jié)點通過預先設置好的驗收碼和驗收屏蔽碼 , 來決定是否使用這個消息。 如果采集的數(shù) 據(jù)需要進一步進行處理 , 則上位機可從總線上接收數(shù)據(jù)并對其處理。 處理后的數(shù)據(jù)再 送回 CAN 總線，經數(shù)模轉換模塊或其他節(jié)

12、點進行控制操作。當上位機需對某個節(jié)點施以控制時 , 可采用點對點的方式與該節(jié)點進行通訊。 而當它需要對所有節(jié)點加以控制 時, 則采用廣播方式將命令發(fā)送到總線。 這樣大大減少了數(shù)據(jù)的傳輸量 , 從而提 高了系統(tǒng)的傳輸速率 ,同時又保證了系統(tǒng)的實時性和可靠性。 下面以數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中 的數(shù)據(jù)采集節(jié)點為例來說明單個節(jié)點的設計思想。四、硬件設計數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)單個節(jié)點硬件框圖如圖 3 所示, 由傳感器檢測的信息經多路開關送到可編程放大器 PGA 204, 根據(jù)信號大小調節(jié)放大倍數(shù) (1, 10, 100, 1 000倍) , 放大后 ,經 AD574 轉換為數(shù)字信號,送入微處理器中存儲,然后根據(jù)現(xiàn)場情況的需

13、要，將信號發(fā) 送到 CAN總線上，被其他節(jié)點或上位機接收。圖 3 節(jié)點硬件框圖由于以 AD574 為 A/D 轉換器的數(shù)據(jù)采集卡比較普及，故下面重點闡述數(shù)據(jù)傳輸部 分,即CAN 總線智能節(jié)點的設計與實現(xiàn)。CAN 總線上的節(jié)點是網絡上的信息接收和發(fā) 送站，由于節(jié)點主要由單片機和可編程的CAN 通信控制器組成，能通過編程設置工作方式、ID 地址、波特率等參數(shù)，故稱其為智能節(jié)點。CAN 節(jié)點原理圖如圖 4 所示。 89C51 是節(jié)點的微處理器，作為一個存儲器 I/O 映象設備,負責對控制器 SJA 1000 初 始化, 并控制其實現(xiàn)數(shù)據(jù)的收發(fā)等通信任務。 在 CAN 總線通信接口中 , 使用 PH

14、ILIPS 公司的 SJA 1000 和 TJA 1040 芯片。SJA 1000 是獨立的 CAN 通信控制器,用于完成 CAN 總線通信協(xié)議的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的功能。TJA1040 為高性能、高速 CAN收發(fā)器, 使用它可增大通信距離 , 提高系統(tǒng)瞬間抗干擾能力 , 改良系統(tǒng)的抗電磁干擾及 電磁輻射性能 , 保護總線, 降低射頻干擾 , 實現(xiàn)熱防護等。圖 4 CAN 節(jié)點原理圖為進一步提高抗干擾能力,在 CAN 控制器 SJA 1000 和驅動器 TJA 1040 之間使用 了高速光耦器件 6N137 構成隔離電路，傳輸介質采用雙絞線（或同軸電纜）分別接至 CAN 收發(fā)器TJA 1040

15、 的 CANH 和 CANL 引腳。同時在總線兩端 CANH 和 CANL 之間加上 分離中斷的 1208 終端電阻, 對總線阻抗匹配起著相當重要的作用 4 。此外, 為使 CAN 控制器和微處理器能同時可靠復位，外加了手動復位電路。SJA 1000 的中斷輸出 信號（/N T） 接至單片機的中斷引腳 IN T0,通過中斷方式實現(xiàn)單片機與 CAN 控制器 的通信。 在電路實際調試過程中須注意以下幾點。1. 總線的兩個 1208 終端電阻不可忽略。 否則會使數(shù)據(jù)通信的抗干擾性和可靠性降 低, 嚴重時可導致無法通信。2. TJA 1040 （與 PCA 82C250 兼容）的 “SPLIT” 引腳

16、（代替 82C250 “ V ref ”引 腳）,對總線 DC 穩(wěn)壓很有效4 。如果“ SPL IT”用于共模電壓的 DC 穩(wěn)壓，這個“SPL IT”弓|腳要連接到分離中斷的中間分接頭。若“SPL IT”不使用,只需保持開路即可。3. TJA 1040 引腳“ STB 一般被直接連接到微處理器輸出口，以便于控制收發(fā)器的 工作模式。五、軟件設計CAN 總線節(jié)點的軟件設計主要包括三大部分：CAN 節(jié)點初始化、報文發(fā)送和報文接收。熟悉這三部分程序的設計， 就能編寫出利用 CAN 總線進行通信的一般應用程 序。當然要將 CAN 總線應用于通信任務比較復雜的系統(tǒng)中還需詳細了解有關CAN 總線錯誤處理、總

17、線脫離處理、接收濾波處理、波特率參數(shù)設置和自動檢測以及CAN 總線通信距離和節(jié)點數(shù)的計算等方面的內容。下面僅就前面提到的三部分程序的設計作一個描 述，以供大家在實際應用中參考。（一）初始化子程序SJA1000 的初始化只有在復位模式下才可以進行。初始化主要包括工作方式的設置 接收濾波方式的設置，接收屏蔽寄存器 AMR 和接收代碼寄存器 ACR 的設置，波特率參數(shù)設置和中斷允許寄存器 IER 的設置等。在完成 SJA1000 的初始化設置以后 SJA1000 就可以回到工作狀態(tài) 進行正常的通信任務。下面提供了 SJA1000 初始化的 51 匯編源 程序。程序中寄存器符號表示的是 SJA1000

18、 相應寄存器占用的片外存貯器地址 這些符 號可在程序的頭部用偽指令EQU進行定義。后文對這一點不再作特別說明。CANINI：MOVDPTR，#MOD；方式寄存器MOVA ，#09H；進入復位模式 對 SJA1000 進行初始化.MOVXDPT，RAMOVDPTR，#CDR；時鐘分頻寄存器MOVA ，#88H；選擇 PeliCAN 模式 關閉時鐘輸出 CLKOUTMOVXDPT，RAMOVDPTR，#IER；中斷允許寄存器MOVA ，#0DH；開放發(fā)送中斷 超載中斷和錯誤警告中斷MOVXDPT，RAMOVDPTR，#AMR；接收屏蔽寄存器MOVR6，#4MOVR0 ，#DAMR；接收屏蔽寄存器內

19、容在片內RAM 中的首址AMR：MOVA R0MOVXDPTR， A；接收屏蔽寄存器賦初值INCDPTRDJNZR6 ，AMRMOVDPTR，#ACR?接收代碼寄存器MOVR6 ，#4MOVR0，#DACR；接收代碼寄存器內容在片內RAM 中的首址 ACR：MOVA，R0MOVXDPT，RA；接收代碼寄存器賦初值INCDPTRDJNZR6ACRMOVDPTR，#BTR0；總線定時寄存器 0MOVA，#03HMOVXDPT，RAMOVDPTR，#BTR1；總線定時寄存器 1MOVA ，#0FFH?16MHz 晶振情況下 設置波特率為 80kbps.MOVXDPT，RAMOVDPTR，#OCR；輸

20、出控制寄存器MOVA ，#0AAHMOVXDPTR，AMOVDPTR，#RBSA；接收緩存器起始地址寄存器MOVA，#0；設置接收緩存器 FIFO 起始地址為 0MOVXDPT，RAMOVDPTR，#TXERR；發(fā)送錯誤計數(shù)寄存器 .MOVA ，#0；清除發(fā)送錯誤計數(shù)寄存器MOVXDPT，RAMOVDPTR，#ECC；錯誤代碼捕捉寄存器MOVXA ，DPTR ；清除錯誤代碼捕捉寄存器MOVDPTR，#MODE；方式寄存器MOVA ，#08H；設置單濾波接收方式 并返回工作狀態(tài)MOVXDPTR，ARET（二）發(fā)送子程序發(fā)送子程序負責節(jié)點報文的發(fā)送， 發(fā)送時用戶只需將待發(fā)送的數(shù)據(jù)按特定格式組 合成

21、一幀報文送入 SJA1000 發(fā)送緩存區(qū)中，然后啟動 SJA1000 發(fā)送即可。當然在往 SJA1000 發(fā)送緩存區(qū)送報文之前必須先作一些判斷。如下文程序所示，發(fā)送程序分發(fā)送遠程幀和數(shù)據(jù)幀兩種：遠程幀無數(shù)據(jù)場。下面以發(fā)送數(shù)據(jù)幀為例對發(fā)送子程序作一個說 明。TDATA：MOVDPTR，#SR；狀態(tài)寄存器MOVXA，DPTR；從 SJA1000 讀入狀態(tài)寄存器值JBACC.4，TDATA；判斷是否正在接收 正在接收則等待TS0：MOVXA， DPTRJNBACC.3 ， TS0；判斷上次發(fā)送是否完成 未完成則等待發(fā)送完成TS1：MOVXA，DPTRJNBACC.2 ，TS1；判斷發(fā)送緩沖區(qū)是否鎖定

22、 鎖定則等待TS2：MOVDPTR， #CANTXB；SJA1000 發(fā)送緩存區(qū)首址MOVA ，#88H；發(fā)送數(shù)據(jù)長度為 8 個字節(jié)的擴展幀格式報文MOVXDPT，R AINCDPTRMOVA ， #ID0；4 個字節(jié)的標識符 ID0-ID3MOVXDPT，R AINCDPTRMOVA，#ID1MOVXDPT，R AINCDPTRMOVA ， #ID2MOVXDPT，R AINCDPTRMOVA,#ID3MOVXDPT，RAMOVR0，#TRDATA； CPU 發(fā)送數(shù)據(jù)區(qū)首址MTBF：MOVA，R0INCDPTRMOVXDPT，R AINCR0CJNER0,#TRDATA+8 MTBF 向發(fā)送

23、緩沖區(qū)寫 8 個字節(jié)MOVDPTR， #CMR；命令寄存器地址MOVA,#01HMOVXDPTR, A；啟動 SJA1000 發(fā)送RET三）查詢方式接收子程序接收子程序負責節(jié)點報文的接收以及其它情況處理，接收子程序比發(fā)送子程序 要復雜一些。因為在處理接收報文的過程中，同時要對諸如總線脫離、錯誤報警、 接收溢出等情況進行處理 SJA1000 報文的接收主要有兩種方式：中斷接收方式和查 詢接收方式。如果對通信的實時性要求不是很強，建議采用查詢接收方式。兩種接 收方式編程的思路基本相同，下面僅以查詢方式接收報文為例對接收子程序作一個 說明。SEARC：HMOVDPTR,#SR；狀態(tài)寄存器地址MOVX

24、A ,DPTRANLA ,#0C3H；讀取總線脫離 錯誤狀態(tài) 接收溢出JNZPROCRET；無上述狀態(tài) 結束PRO：CJNBACC.7 , PROCIBUSER：RMOVDPTR,#IR；IR 中斷寄存器 出現(xiàn)總線脫離MOVXDPTR；讀中斷寄存器 清除中斷位 .MOVA，MOVX DP，TR0LCALL ALARM.RETNOPPROC：IMOV DPTR ，MOVX A ，NBACC.3，OVER：MOVDPTR，MOVA，MOVXDPT，R A出 RETNOPOTHE：RJB ACC.0 ， RECE 收LJMP RECOUT；數(shù)據(jù)溢出中斷置位 .#0CH；在命令寄存器中清除數(shù)據(jù)溢；IR

25、.0=1 接收 FIFO 未滿或接；IR.0=0 接收緩沖區(qū)無數(shù)據(jù)退出接收NOPRECE：MOVDPTR， #CANRXBMOVXA，DPTRJNBACC.6，RDATAMOVDPTR， #CMRMOVA ， #04HMOVXDPTR ， A；LCALLTDATAMOVDPTR，#MODE；方式寄存器地址#IRDPTROTHER#CMR#08H；將方式寄存器復位請求位清；調用報警子程序；總線正常；讀取中斷位；接收緩沖區(qū)首地址 16 準備讀取數(shù)；首字節(jié)是接收幀格式字;RTR=1 是遠程請求幀無數(shù)據(jù)； CMR.2=1 釋放接收緩沖區(qū)只有接收了數(shù)據(jù)才能釋放接收緩沖區(qū)；發(fā)送對方請求的數(shù)據(jù)LJMP RE

26、COUTNOPRDAT：AMOV DPTR，#CANRXB；讀取并保存接收緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)MOVR1 ，#CPURBF； CPU 片內接收緩沖區(qū)首址MOVXA ，DPTR；讀取讀取 CAN 緩沖區(qū)的 2 號字節(jié)MOVR1 ，A；保存ANLA，#0FH；截取低 4 位是數(shù)據(jù)長度 08ADDA ，#4；加 4 個字節(jié)的標識符IDMOV R6 ， ARDAT：AINC DPTRINCR1MOVXA， DPTRMOV R1，ADJNZR6， RDATA0；循環(huán)讀取與保存MOVDPTR， #CMRMOVA ，#04H；釋放 CAN 接收緩沖區(qū)MOVXDPTR，ARECOU：TMOVDPTR， #ALCMOV

27、XA，DPTRMOVDPTR， #ECCMOVXA，DPTRNOPRET需要注意的是 : SJA 1000 的初始化只有在復位模式下才可以進行。 在對 SJA 1000 寄存器設定前 , 主控制器通過讀復位模式 ? 請求標志來檢查 SJA 1000 是否已達到 復位模式。 在復位模式下 , 主控制器必須配置 SJA 1000 控制段的寄存器。 時鐘輸出；退出接收控制寄存器(OCR)的內容決定 CAN 控制器的輸出方式。驗收代碼(ACR)和驗收屏蔽(AMR) 寄存器根據(jù)實際網絡系統(tǒng)和報文標志符來確定, 須引起注意的是 : ACR 位(AC172 AC10)和信息識別碼的高 8 位(ID1102I

28、D13) 相等,且與 AMR 位(AM 172 AM 10) 的相應位相或為 1,即：(ID1102ID13) 三(AC172 AC10) V(AM 172 AM 10) 三 1111 1111滿足上述條件的報文才予以接收 3 。 BTR0、 BTR1 寄存器的內容可唯一地確定系統(tǒng) 的通信波特率和同步跳轉寬度 , 所以整個系統(tǒng)中的所有節(jié)點 , 這兩個寄存器的內容必須 相同 ( 包括上位機 ) , 否則將無法進行通信。六、測試報告實驗達到了預定結果，可以將各個分布點的測量數(shù)據(jù)準確發(fā)送到指定CAN 節(jié)點。CAN 總線最高速度達到 1M實驗用電路板如圖 4 所示。圖 5 實驗用電路板七、總結由基于

29、CAN 總線的智能節(jié)點在數(shù)據(jù)采集卡中的實際運用表明，在實驗室條件下數(shù) 據(jù)傳輸速率最高可達 1M / s, 誤碼率低, 當節(jié)點出現(xiàn)嚴重錯誤時 , 可自動脫離總線而 整個系統(tǒng)不受影響。 由此, 該節(jié)點的設計方案是可行的 , 既可提高系統(tǒng)的可靠性、數(shù) 據(jù)傳輸速度 , 又具有操作簡便、實時性強、擴展靈活、糾檢錯能力強等特點 , 另外 , 它 可大大節(jié)約連接導線、維護和安裝費用 , 提高了系統(tǒng)的性價比。 因此可廣泛應用于各 種測控系統(tǒng)中。八、 致 謝本設計是在導師汪老師的精心指導和鼓勵下完成的。汪老師開闊的視野，嚴謹?shù)膶W 風和真誠謙遜的為人，使我在這次設計過程中受益匪淺。汪老師在生活等各方面給我的 關懷

30、和幫助也將令我終生難忘。在此，謹向汪老師表示衷心的感謝。感謝我的父母，是他們無私的愛的支持和鼓勵使我順利完成學業(yè)！ 感謝同組的同學對我的幫助和支持！ 此外，我還要感謝在我的論文中所有被援引過的文獻的作者，他們是我的知識之（一） 源程序：#include reg51.h#define uchar unsigned char最后，再次向所有曾經給予我?guī)椭凸膭畹睦蠋熀屯瑢W致以最誠摯的謝意！附錄#define uint unsigned intsbit PB=P2A7。sbit LAMP=P2A6。uchar RTR_BIT=0 。uchar INT_FLAG=0 。uchar stat 。 /*/

31、CAN 總線寄存器映射表/ 高 4 地址:0000#define RXF0SIDH 0 x0#define RXF0SIDL 0 x01#define RXF0EID8 0 x02#define RXF0EID0 0 x03#define RXF1SIDH 0 x04#define RXF1SIDL 0 x05#define RXF1EID8 0 x06#define RXF1EID0 0 x07#define RXF2SIDH 0 x08#define RXF2SIDL 0 x09#define RXF2EID8 0 x0a#define RXF2EID0 0 x0b#define BFPC

32、TRL 0 x0c#define TXRTSCTRL 0 x0d#define CANSTAT 0 x0e#define CANCTRL 0 x0f / 高 4 地址:0001#define RXF3SIDH 0 x10#define RXF3SIDL 0 x11#define RXF3EID8 0 x12#define RXF3EID0 0 x13#define RXF4SIDH 0 x14#define RXF4SIDL 0 x15#define RXF4EID8 0 x16#define RXF4EID0 0 x17#define RXF5SIDH 0 x18#define RXF5SI

33、DL 0 x19#define RXF5EID8 0 x1a#define RXF5EID0 0 x1b#define TEC 0 x1c#define REC 0 x1d/ / / 高 4 地址:0010#define RXM0SIDH 0 x20#define RXM0SIDL 0 x21#define RXM0EID8 0 x22#define RXM0EID0 0 x23#define RXM1SIDH 0 x24#define RXM1SIDL 0 x25#define RXM1EID8 0 x26#define RXM1EID0 0 x27#define CNF3 0 x28#de

34、fine CNF2 0 x29#define CNF1 0 x2a#define CANINTE 0 x2b前 XO乙aiaxi9U!PP#XOmLaxi9U!PP#90oaiaxiQUjpp#MXOonaLaxiQUjpp#oaoLaxiQUjpp#曲XO8ai3Laxi QUjpp#乙怩0naiSLaxi QUjpp#XOHaisiaxiQUjpp#Otxo13丄9L9X1QUjpp#OOLOWt7M /llllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllll

35、llllllllllllllllllllllllllllllllllPSXOzaoaxiQUjpp#Cxo9aoaxiQUjpp#qexogaoaxi9U!PP#egxozaoaxi9U!PP#6SX0eaoaxiQUjpp#8SX0乙aoaxi QUjpp#zexomoaxiQUjpp#9SX0oaoaxiQUjpp#9SX0onaoaxiQUjpp#妮xo oaooaxiQUjpp#eexo8aooaxiQUjpp#乙X0 naisoaxiQUjpp#比xoHaisoaxiQUjpp#oexo 13丄ooaxi QUjpp#lllllllllllllllllllllllllllllllll

36、lllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllP乙xo9U3 9Uipp#。乙xoT 丄N IN VO suipp#99xo onaoaxd捋p#txo oaooaxd捋p#9X0 8ai30aXd 9Uipp#乙9x0 naisoaxd uipp#L9X0 Haisoaxd suipp#09X0 13丄ooaxd 9Uipp#OLLOWt7M /lllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllll

37、lllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllpgxoZG乙日X丄QUjpp#gxo9G乙日X丄QUjpp#qgxo9G乙日X丄QUjpp#egxo力0乙日X丄QUjpp#69xo0乙日X丄QUjpp#89xo乙CI乙日X丄QUjpp#zgxo2 乙日X丄QUjpp#99xo0G乙日X丄QUjpp#ggxoona乙日x丄QUjpp#均xooao乙日x丄QUjpp#egxo8013乙日X丄QUjpp#乙gxo1GIS乙日X丄QUjpp#L9X0HGIS乙日X丄QUjpp#09X0 -13丄0乙

38、日X丄QUjpp#llllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllPtxozaiaxiQUjpp#X09aL9XlQUjpp#qtxogaiaxi9U!PP#etzxow日x丄9U!PP#60eaiaxiQUjpp#sox。av3d ai/io suipp# 09X0丄3S3d_ai/IO 9Uipp#髦僉畀Ids/lllllllllllllllllllllllllllllllllllll

39、lllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllp/xo zaiaxd uipp#zxo 9aL9Xd 9Uipp#q/xo gaiaxd uipp#B/xo w日euipp#6/xo caiaxd uipp#8/xo乙aiaxd suipp#zzxo mLaxd uipp#9/xo oaiaxd suipp#9/xo onakaxd uipp#txo oaokaxd uipp#ezxo 8ai3Laxd uipp#乙zxo naisiaxd uipp#以x

40、o Haisiaxd suipp#0/xo 13丄9L9Xd suipp#M /llllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllP9xozaoaxd uipp#9xo9aoaxd suipp#q9xogaoaxd uipp#egxotaoaxd suipp#69xoeaoaxd uipp#89xo乙aoaxd suipp#Z9xomoaxd uipp#99x0oaoaxduipp#defi

41、ne CMD_RD_RXBUF 0 x90#define CMD_WRITE 0 x02#define CMD_WR_TXBUF 0 x40#define CMD_RTS 0 x80 #defineCMD_RD_STATUS 0 xa0#define CMD_RX_STATUS0 xb0 #define CMD_BIT_M 0 x05/ /SPI 控制寄存器 SPCTL#define SPI _CLK_40 x0#define SPI _CLK_16 0 x01#define SPI _CLK_64 0 x02#define SPI _CLK_128 0 x03#define SPI _CPH

42、A0 x04#define SPI _CPOL0 x08#define SPI _MSTR0 x10#define SPI_DORD0 x20#define SPI _SPEN0 x40#define SPI _SSIG0 x80/SPI 狀態(tài)寄存器 SPSTAT #define SPI_SPIF 0 x80 #define SPI_WCOL 0 x40/sbit SS=P1A4。uchar SPIdata16 。 uchar uart_data 。uchar Status 。void SendByte(uchar temp)ES=0TI=0。SBUF=temp while(!TI) 。TI=

43、0。ES=1。Uart_int() interrupt 4if(RI=1)RI=0 。uart_data=SBUF 。SendByte(uart_data)elseTI=0 。void Uart_Init()TMOD=0 x20 。TL1=0 xfd。TH1=0 xfd。SCON=Ox5。AUXR&=OxbfET1=O 。TR1=1fEA=1fvoid delay(uchar n)uchar i0for(i=0 。in。i+)。void SPI_Initial()/CPU時鐘64分頻,SPI 1,1 模式,SPI主機模式，MSB傳輸,SPI使能,SS引腳忽略,用于 I/O輸出SPCTL

44、=SPI_CLK_64|SPI_CPHA|SPI_CPOL|SPI_MSTR|SPI_SPEN|SPI_SSIG/ 配置 SS 引腳,推挽輸出,初始化高電平P1M0|=04 。P1M1|=14 。SS=1 。/SPI 中斷禁止，使用軟件查詢方式EADC_SPI=0 。 AUXR&=!(13)。/ 參數(shù) 1:數(shù)組指針,指向待傳輸?shù)臄?shù)組首/ 參數(shù) 2: 傳送字節(jié)數(shù)/ 功能完成 SPI 連續(xù)寫操作void SPI_Write(uchar a,uchar n)uchar i=0。SS=0 。SPSTAT|=SPI_SPIF 。while(in)SPDAT=ai 。/while(!( SPSTA

45、T & SPI_SPIF )ai=SPDAT 。/SPSTAT|=SPI_SPIF 。 i+SS=1發(fā)送 1 字節(jié)數(shù)據(jù)/ 等待傳送完畢接收 1 字節(jié)數(shù)據(jù)/SJ1000 復位void SJ1000_Reset()SPIdata0=CMD_RESET 。SPI_Write(SPIdata,1) 。/ 參數(shù) 1：被訪問寄存器的地址/ 參數(shù) 2：連續(xù)讀寫寄存器的個數(shù)/SJ1000 讀操作/ 讀取的內容存儲在 SPIdata2SPIdata16 中， 存儲字節(jié)由 n 決定 void SJ1000_Read(ucharaddr,uchar n)SPIdata0=CMD_READ 。SPIdata1

46、=addr 。SPI_Write(SPIdata,n+2) 。#define AddrFunc_RXB0SIDH 0 x0#define AddrFunc_RXB0D0 0 x1#define AddrFunc_RXB1SIDH 0 x2#define AddrFunc_RXB1D0 0 x3/參數(shù) 1:讀 RX 緩沖器 4 功能地址之一/ 參數(shù) 2：連續(xù)讀寫寄存器的個數(shù)/SJ1000 讀緩沖器操作/ 讀取的內容存儲在 SPIdata1SPIdata16 中，存儲字節(jié)由 n 決定 voidSJ1000_RD_Buffer(uchar addr,uchar n)SPIdata0=CMD_RD_R

47、XBUF+(addr1) 。SPI_Write(SPIdata,n+1)/ 參數(shù) 1：被訪問寄存器的地址/ 參數(shù) 2：連續(xù)讀寫寄存器的個數(shù)/SJ1000 寫操作/ 寫入的內容存儲在 SPIdata2SPIdata16 中， 存儲字節(jié)由 n 決定 void SJ1000_Write(ucharaddr,uchar n)SPIdata0=CMD_WRITE 。SPIdata1=addr 。SPI_Write(SPIdata,n+2) 。#define AddrFunc_TXB0SIDH 0 x0#defineAddrFunc_TXB0D00 x1#define AddrFunc_TXB1SIDH

48、0 x2#defineAddrFunc_TXB1D00 x3#define AddrFunc_TXB2SIDH 0 x4#defineAddrFunc_TXB2D00 x5/參數(shù)1寫TX緩沖器 6 功能地址之一/參數(shù) 2：連續(xù)讀寫寄存器的個數(shù)/SJ1000 寫緩沖器操作/ 寫入的內容存儲在 SPIdata1SPIdata16 中，存儲字節(jié)由 n 決定 voidSJ1000_WR_Buffer(uchar addr,uchar n)SPIdata0=CMD_WR_TXBUF+addr。SPI_Write(SPIdata,n+1) 。/SJ1000 請求發(fā)送 RTS 旨令/ 參數(shù) :num 標明請

49、求發(fā)送的報文序列void SJ1000_RTS(uchar num)SPIdata0=CMD_RTS+num 。SPI_Write(SPIdata,1) 。/SJ1000 讀取狀態(tài)指令void SJ1000_RD_Status()SPIdata0=CMD_RD_STATUS。SPI_Write(SPIdata,2) 。/SJ1000 讀取 RX 狀態(tài)指令void SJ1000_RX_Status()SPIdata0=CMD_RX_STATUS。SPI_Write(SPIdata,2) 。/SJ1000 位修改指令/ 參數(shù) 1: 指向待修改寄存器地址/ 參數(shù) 2: 修改保護屏蔽字節(jié)/ 參數(shù) 3:

50、 修改數(shù)據(jù)字節(jié)void SJ1000_BIT_M(uchar addr,uchar mask,uchar ndata)SPIdata0=CMD_BIT_M 。SPIdata1=addr 。SPIdata2=mask 。SPIdata3=ndata 。SPI_Write(SPIdata,4) 。/CANCTRL-CAN 空制寄存器/BIT7:5 請求工作模式的位#define Normal_Mode 0 x0#define Sleep_Mode 0 x20#define Loop_Mode 0 x40#define Listen_Mode 0 x60#define Config_Mode 0 x

51、80/BIT4 中止所有當前報文發(fā)送的位#define ABAT0 x10/BIT3 單觸發(fā)模式位使能#define OSM0 x08/BIT2CLKOUT 引腳使能#define CLKEN 0 x04 /BIT1:0CLKOUT 引腳預分頻比#defineFclkout_10 x00#defineFclkout_20 x01 /2分頻#defineFclkout_40 x02 /4分頻#defineFclkout_80 x03/8分頻void SJ1000_Init()/ 使 SJ1000 進入配置模式SPIdata2=Config_Mode 。SJ1000_Write(CANCTRL,1

52、) 。/ 位定時,晶振 8M,傳輸速率 125kb/s/* SPIdata2=5 。 /CNF3SPIdata3=(17)|(63)|(10) 。 /CNF2SPIdata4=0 x01 。 */ /CNF1SPIdata2=3 。/CNF3SPIdata3=(17)|(33)|0X06 。 /CNF2SPIdata4=0 x01 。/CNF1SJ1000_Write(CNF3,3) 。/ 將芯片 TXnRTS 引腳都配置成數(shù)字輸入SPIdata2=0 。SJ1000_Write(TXRTSCTRL,1) 。/將芯片 RXnBF 引腳配置成數(shù)字輸出,引腳功能禁止SPIdata2=0 x0c 。

53、SJ1000_Write(BFPCTRL,1) 。/ 接收濾波器 RXF02 設置濾波位，濾波標準幀標識分別為展幀標識統(tǒng)一為 0 x05555/RXF0 相關 4 寄存器SPIdata2=0 xaa 。SPIdata3=0 x08 。/ 報文濾波僅用于標準幀SPIdata4=0 x55 。SPIdata5=0 x55 。/RXF1 相關 4 寄存器SPIdata6=0 xbb 。SPIdata7=0 x08 。SPIdata8=0 x55 。SPIdata9=0 x55 。/RXF2 相關 4 寄存器SPIdata10=0 xcc 。SPIdata11=0 x0 。SPIdata12=0 x5

54、5 。SPIdata13=0 x55 。SJ1000_Write(RXF0SIDH,12) 。/接收濾波器 RXF35 設置濾波位，濾波標準幀標識分別為 展幀標識統(tǒng)一為 0 x05555/RXF3 相關 4 寄存器SPIdata2=0 x66 。SPIdata3=0 x0 。/ 報文濾波僅用于標準幀SPIdata4=0 x55 。SPIdata5=0 x55 。/RXF4 相關 4 寄存器SPIdata6=0 x77 。SPIdata7=0 x0 。SPIdata8=0 x55 。0 x550,0 x5d8,0 x660, 擴0 x330,0 x3b8,0 x440, 擴/ SPIdata2=

55、Normal_ModeoSPIdata9=0 x55 。/RXF5 相關 4 寄存器SPIdata10=0 x88 。SPIdata11=0 x0 。SPIdata12=0 x55 。SPIdata13=0 x55 。SJ1000_Write(RXF3SIDH,12) 。/RXM0RXM1 驗收屏蔽寄存器設置/RXM0SPIdata2=0 xff 。SPIdata3=0 x03 。SPIdata4=0 xff 。SPIdata5=0 xff 。/RXM1SPIdata6=0 xff 。SPIdata7=0 x03 。SPIdata8=0 xff 。SPIdata9=0 xff 。SJ1000_

56、Write(RXM0SIDH,8)。SPIdata2=0 x00 。SJ1000_Write(RXB0CTRL,1)。SPIdata2=0 x00 。SJ1000_Write(RXB1CTRL,1)。/SJ1000_BIT_M(RXB0CTRL,0 x60,0 x20) 。 / 接收緩沖器 0 設定接收符合濾波器 條件的所有帶擴展標識符或標準標識符的有效報文/SJ1000_BIT_M(RXB1CTRL,0 x60,0 x20) 。 / 接收緩沖器 1 設定接收符合濾波器 條件的所有帶擴展標識符或標準標識符的有效報文SPIdata2=0 x05 。SJ1000_Write(CANINTE,1)

57、。/ SPIdata2=Normal_ModeoSPIdata2=Loop_Mode 。 /進入 SJ1000 測試模式SJ1000_Write(CANCTRL,1)o/SJ1000 發(fā)送報文函數(shù)/ 參數(shù) 1:表明發(fā)送緩沖區(qū)的序號 ,對應 TXB0TXB1/ 參數(shù) 2:區(qū)分發(fā)送標準標識符 :0/ 擴展標識符 :1/ 參數(shù) 3:區(qū)分發(fā)送數(shù)據(jù)幀 :0/ 遠程請求 :1/ 參 數(shù) 4: 發(fā) 送 數(shù) 據(jù) 幀 的 字 節(jié) 數(shù) 18, 發(fā) 送 數(shù) 據(jù) 字 節(jié) 存 儲 范 圍 在SPIdata6SPIdata6+data_num-1void SJ1000_TX(uchar num,uchar Ex_Fram

58、e,uchar RTR_Flag,uchar data_num)/ 數(shù)據(jù)寫入發(fā)送緩沖器之前，必須對 TXBn CTRL.TXREQ 清零SJ1000_BIT_M(TXB0CTRL|(num4),0 x08,0 x00) 。SPIdata1=0 x99 。/ 寫入標識符， TXBnSIDH,TXBnSIDL,TXB0EID8,TXB0EID0if(Ex_Frame=0)SPIdata2=(05)|(03)。/ 報文只發(fā)送標準標識符為 0 x550SPIdata3=0 x55 。SPIdata4=0 x55 。else/使能報文發(fā)送擴展標識符，設定為 0 x15555SPIdata2=(15)|(

59、13)|(10) 。SPIdata3=0 x55。SPIdata4=0 x55。SJ1000_WR_Buffer(num1),(5+data_num)if(RTR_Flag=0) /SPIdata5=data_num&0 x0f發(fā)送數(shù)據(jù)幀/ 發(fā)送數(shù)據(jù)幀的字節(jié)數(shù)SPIdata5=(16) 。 SJ1000_WR_Buffer(num1),5) 。 SJ1000_BIT_M(TXB0CTRL|(num6 。RXB_type=(Status3) & 0 x03 。RXB_FILTER=Status & 0 x07 。if(RXB_num=OxO1) /收到報文在 RXB(中S

60、J1OOO_Read(RXBODLC,1) 。 data_num=SPIdata2 。/ SendByte(data_num) 。if(RXB_type=OxO|RXB_type=OxO2)/ 報 文 數(shù) 據(jù) 存 儲 在SPIdata1SPIdata1+data_num 中SJ1000_RD_Buffer(1,data_num)。/從 RXBOD 開始讀取數(shù)據(jù)elseRTR_BIT=1 。if(RXB_num=0 x02) /收到報文在 RXB 仲SJ1000_Read(RXB1DLC,1) 。 data_num=SPIdata2 。else/發(fā)送遠程幀if(RXB_type=0 x0|RXB_type=0 x02)SPIdata1SPIdata1+data