基于CAN总线应用设计

1、基于CAN总线应用设计智能家居方面的应用 序言n CAN总线因其卓越的性能，应用不再局限于汽车工业，已被广泛应用到自动控制、楼宇自动化、医学设备等各个领域。针对目前智能家居控制器功能较少、通信能力差的特点，我们在智能家居环境中，采用分布式系统的思想,构建了一个安全快速的CAN网络通讯系统，实现各子系统间的通信，实验证明该方案可以提升家居环境的智能化、人性化。本文重点就基于单片机的CAN总线通信设计的实现进行介绍。 n CAN总线具有优良的性能和极高的可靠性，在智能家居环境中采用CAN总线技术，提高了系统内部的通信速率、实时性，降低了误码传送率。已实现且运行在智能家居系统中的内部通信，工作可靠，

2、性能稳定。 CAN总线在智能家居应用的原因实验模块n 智能家居环境包含很多方面，各设备、子系统不但要相互联系而且整个系统还要与外界联系，还完成错误检测、仲裁、总线填充和错误处理等功能。所以通信可分成基于总线的内部通信网络和基于电话以及计算机的远程通信网络。本文仅涉及内部通信网络，虽然各种设备繁多，但通信机理是相同的，所以下文以温度自动控制系统为例进行实验，系统结构如下图所示。温度自动控制系统图n 系统总图系统总图温度自动控制系统结构 硬件设计n 温度自动控制系统由一个中心监控主机节点、两个温控点组成，三者之间通过CAN总线发送接收数据包。节点的通信核心芯片为CAN控制器和CAN驱动收发器。 1

3、)CAN控制器sJA1000 n SJA1000可完成链路层的全部功能。基本模式支持 CAN20A协议，增强模式支持CAN20B协议。 由接口管理逻辑、发送缓冲器、接收缓冲器(RXFIF0)、接收过滤器、位流处理器 (BSP)、 位时序逻辑 (BTL)和错误管理逻辑(EML)等组成。 n PCA82C250的结构框图n 2)CAN驱动收发器PCA82C250 PCA82C25O驱动收发器是CAN控制器(SJA1000)和物理传输线路之间的接口。可以用高达 1Mbps的位速率实现在两条差动电压总线电缆上的数据传输。CAN总线接口模块电路解图n 接口电路如上所示，sJA1000的ADOAD7口直接

4、 与与单片机AT89S52的P2口连接，SJAl000的ALE、 RD、wR和单片机 AT89S52对应 AIE、RD、WR相连，SJAl000的片选 CS接单片的一个普通 IO 口P13， MODE接+5V设置SJA1000控制器为Intel模式，中断输出信号INT与单片机的INT1连，使CAN通信可以采用中断或查询两种方式。时钟晶振统一采用 12MHz，频率调整电容C5、C6一般取 1530pF，设计中取20pF。 R11、R12连接控制器和驱动器为限流保护电阻，为避免当驱 动器失效时出现过流导致控制器损坏，设计中取 390欧姆。R14为终端电阻，设计中取120欧姆。CAN 驱动器 PCA

5、82C250的RS脚为工作模式选择位，接地工作于高速模式，接高工作于待机模式 。 本设计系统通过电阻R13将芯片设定于斜率控制模式，电阻值通常为16140k欧姆，这里取为2033k欧姆，这时 CAN总线应工作于低速模式，可提高CAN总线抵抗射频干扰的能力。在这种情况下，可直接使用非屏蔽双绞线或平行线作为总线。 软件设计n 本设计中CAN控制器SJA1000工作模式为增强模式，支持CAN20B协议。帧格式采用扩展帧，扩展帧有29个标识符，占用4个字节空间。高16位为接收节点的ID (当为广播报文时，就为0 x00)，低16位为发送节点的ID(这些配置是在节点初始化 SJA1000中进行)。对SJ

6、A1000配置，采用是双滤波验收，以决定该报文是否可以被节点接收。本设计用CAN总线4种帧类型中的数据帧制定自己的通信规则。该系统数据通信是由中心监控主机发起，中心监控主机发送命令，然后温控节点接收命令再执行相应的操作，比如回送当前的温度数据、当温度异常时执行解除温度异常的行为(通过继电器切断电路)等。接收报文采用中断方法。即当CAN总线控制器接收到一帧有效报文(通过滤波验收)，其INT引脚跳变为低电平触发单片机的外中断l，然后通过中断子程序将报文读人单片机。SJA1000可以产生4种中断，但占用的是一个硬件中断资源，因此，需要软件区分中断源。对于接收中断，将最多8字节的数据放入在内存中开辟的

7、缓冲区，置相应标志通知主程序，主程序在合适的地方再进行数据处理。数据接收后，必须执行一次释放CAN接收缓冲器的命令，以便下一次数据的接收。 发送报文必须经过以下两个步骤： n 步骤步骤1 1：将待发送信息按：将待发送信息按SJA1000SJA1000的要求送入系统发送缓冲的要求送入系统发送缓冲区，由于本系统采用区，由于本系统采用CAN2CAN20B0B的扩展帧，因此缓冲区总共的扩展帧，因此缓冲区总共为为1313字节，包括帧信息字节，包括帧信息(1(1字节字节) )、IDID码码(4(4字节字节) )及及8 8字节数字节数据。据。n 步骤步骤2 2：按下面流程图的要求进行报文的发送。需要注意：按

8、下面流程图的要求进行报文的发送。需要注意的是，在将系统发送缓冲区数据移至的是，在将系统发送缓冲区数据移至CANCAN控制器发送缓冲控制器发送缓冲区前，必须判断缓冲区是否被锁定。如果缓冲区被锁定，区前，必须判断缓冲区是否被锁定。如果缓冲区被锁定，则不能写入数据。则不能写入数据。 报文发送程序流程图 举一反三 在基于温度节点CAN总线通信调试成功后，我们将其扩充应用于整个智能家居系统。各个子系统在主控模块的控制下协同工作。主控模块到子系统传输的主要是控制流，这些控制流完成子系统的配置或者命令子系统完成特定的任务。子系统到主机传输的主要是数据流，数据流主要包含子系统中各设备的运行状态或传感器数据等。系统 结构如下图所示。主控模块和子系统的can总线网络系统与测试 通信性能测试主要体现在通信质量和通信速度上，为了获得这些参数需要测试通信性能测试主要体现在通信质量和通信速度上，为了获得这些参数需要测试主控模块和子系统之间的数据传输能力。测试方法是：（主控模块和子系统之间的数据传输能力。测试方法是：（1 1）无竞争点对点）无竞争点对点双向数据传输测试（双向数据传输测试（2 2）有竞争点对点双向数据传输