现场总线教程第5课

1、2011年5月23日 东北大学秦皇岛分校几种流行的现场总线几种流行的现场总线2011年5月23日 通用串行端口数据通信 EIA-232-D接口标准 EIA-485-D接口标准 控制器局域网控制器局域网 基金会现场总线 Profibus现场总线2011年5月23日 CAN通讯协议 CAN智能节点设计智能节点设计2011年5月23日 总体结构总体结构 硬件设计 软件设计2011年5月23日上位机PC节点节点1CAN接口节点NCAN接口120120120120CANHCANL2011年5月23日2011年5月23日 系统总体结构 硬件设计硬件设计 软件设计2011年5月23日微控制器2011年5月2

2、3日2011年5月23日 微控制器（单片机） CAN控制器控制器 CAN收发器 光耦2011年5月23日 以一块可编程芯片来实现CAN协议中规定的部分物理层和全部数据链路层功能。 作为微控制器和CAN收发器的接口。2011年5月23日 独立的独立的CAN控制器：控制器：SJA1000 集成CAN的微控制器：P8xC5912011年5月23日 扩展的接收缓冲器为64B，先进先出（FIFO） 与CAN 2.0协议兼容 同时支持11bit（CAN 2.0A）和29bit（CAN 2.0B）标识符 位速率可以达到1Mbps 对微控制器的类型没有限制 温度适应范围为-40 +125 2011年5月23日

3、 SJA1000引脚引脚 SJA1000内部结构 SJA的BasicCAN模式2011年5月23日2011年5月23日 AD7AD0 地址/数据复用总线； ALE ALE（地址锁存允许）输入信号； CS 片选信号，低电平允许访问SJA1000； INT 中断输出； RD 来自CPU的读信号； WR 来自CPU的写信号。2011年5月23日 TX0/TX1 从输出驱动器输出到物理线路上； RX0/RX1 从CAN总线到SJA1000输入比较器。2011年5月23日 RST 复位输入，低电平有效； MODE 选择Intel模式或Motorola模式； XTAL1/XTAL2 外部时钟振荡电路。20

4、11年5月23日2011年5月23日 SJA1000引脚 SJA1000内部结构内部结构 SJA的BasicCAN模式2011年5月23日微控制器接口管理逻辑模块接收缓冲发送缓冲接收过滤2011年5月23日 接口管理逻辑：解释来自MCU的命令。控制SJA1000的内部寻址，向MCU提供中断信息和状态信息。 发送缓冲器：存储发送的CAN总线上的完整报文，缓冲器长13个字节，由MCU写入。 接收缓冲器：用于存储从CAN总线上接收并采用的报文。2011年5月23日 接收过滤器：将接收到的标识符与接收过滤寄存器的内容进行比较，以确定是否接收整个报文。2011年5月23日 SJA1000引脚 SJA10

5、00内部结构 SJA1000的的BasicCAN模式模式2011年5月23日 执行CAN 2.0A协议，BasicCAN模式 执行CAN2.0B协议，PeliCAN模式*DeviceNet协议基于BasicCAN模式2011年5月23日 BasicCAN模式下的地址分配模式下的地址分配 复位值 发送缓冲器 接收缓冲器 接收过滤器2011年5月23日 SJA1000的地址区域由控制段和报文缓冲段组成。 SJA1000有复位和工作两种寄存器访问模式。2011年5月23日 控制段：CPU与SJA1000间的状态、控制和命令的交换。包括：控制寄存器、命令寄存器、状态寄存器和中断寄存器。 报文缓冲段：分

6、为发送缓冲器和接收缓冲器。2011年5月23日 BasicCAN模式下的地址分配 复位复位 发送缓冲器 接收过滤器2011年5月23日 硬件复位：在芯片的复位脚（RST）上提供一定宽度的低电平。硬件复位需要足够的时间才能使控制寄存器中复位请求位置1。 软件复位：通过编程设置CR.0（复位请求位）为1，或由脱离总线而引起的复位。2011年5月23日 SJA1000检测到复位请求位为1后，将中止当前报文的接收/发送而进入复位模式。 复位模式多用于CAN节点的初始化设置。 当复位请求位从1变为0，SJA1000返回到工作模式。2011年5月23日 BasicCAN模式下的地址分配 复位值 发送缓冲器

7、发送缓冲器 接收过滤器2011年5月23日 发送缓冲器用于存储来自CPU的将要发送的报文，分为描述符区和数据区。 发送缓冲器的读/写只能在SJA1000处于工作模式时由CPU完成。2011年5月23日（1）标识符ID 用于总线仲裁和接收过滤。（2）远程发送请求RTR 确定通过总线发送的是远程帧或数据帧。 2011年5月23日（3）数据长度码DLC 决定了报文数据域中的字节数。（4）数据区 存储即将发送的数据。*接收缓冲器与发送缓冲器结构相同。2011年5月23日 BasicCAN模式下的地址分配 复位值 发送缓冲器 接收过滤器接收过滤器2011年5月23日 大多数应用中SJA1000与MCU间

8、通过中断的方式交换数据。 只有当接收报文的标识符与接收过滤器中标识符预设值相同时，CAN控制器才允许将已接收报文传送到RXFIFO接收缓冲区中。2011年5月23日 包括接收码寄存器ACR和接收屏蔽寄存器AMR。 接收码寄存器定义要接收数据帧的位模式。 接收屏蔽寄存器定义某些位为“无关”。 AMR定义为“0”表示数据帧中对应位必须参与ACR对应位的比较。2011年5月23日2011年5月23日2011年5月23日 独立的CAN控制器：SJA1000 集成集成CAN的微控制器：的微控制器：P8xC5912011年5月23日 独立CAN控制器必须外接微控制器。 采用集成CAN控制器的单片机。 简化

9、了硬件设计，提高了系统可靠性。 但功能不如独立的CAN控制器。2011年5月23日 微控制器（单片机） CAN控制器 CAN收发器收发器 光耦2011年5月23日 提供了CAN控制器和物理传输线路之间的接口 提供对总线的差分驱动发送和接收功能2011年5月23日2011年5月23日2011年5月23日 82C250驱动电路具有限流电路，可防止发送输出级对电源、地或负载短路。 可限制芯片的温升。 采用双线差分驱动，有助于抑制瞬变干扰。2011年5月23日2011年5月23日 高速工作模式高速工作模式 斜率控制工作模式 待机工作模式2011年5月23日 对应较高的总线速度或长度，发送器的输出级晶体管尽可能快的导通或截止。 建议采用屏蔽电缆，避免出现射频干扰问题。 不采用任何措施限制上升和下降的斜率，将引脚8 Rs接地。2011年5月23日 高速工作模式 斜率控制工作模式斜率控制工作模式 待机工作模式2011年5月23日 对于较低速度或较短的总线长度，可采用斜率控制工作模式。 上升和下降的斜率可以通过引脚8至地连接的电阻进行控制。斜率正比于引脚8上的电流输出。 可采用非屏蔽双绞线。2011年5月23日 高速工作模式 斜率控制工作模式 待机工作模式待机工作模式2011年5月23日 如果引脚8接高电平，则电路进入低电平待机模式。 发送器被关闭，接收器转至低电流。 如果检测到显性位，微控