电动汽车用CAN通信网络协议设计及实现课件

电动汽车用CAN通信网络协议设计及实现

主要内容CAN产生背景及基本概述CAN总线系统构成硬件设计软件设计预算1.1CAN产生背景为了解决由汽车内部大量传感器、执行器等电子器件的应用所导致的线束问题，及各个电子器件之间数据交换问题。德国Bosch公司于20世纪80年代提出了CAN总线CAN总线。1.3CAN分层结构CAN主要分为数据链路层和物理层。我们主要完成的协议是数据链路层的协议1.4CAN报文的帧结构仲裁场：标准帧的仲裁场由11位标识符(Identifier)RTR位(远程发送请求位)与组成。仲裁场最主要的作用通过标识符确定报文的优先权，为报文发送提供仲裁。数据场(DateField)：数据场由数据帧里需要发送的数据组成，数据长度可以为0~8个字节。1.5CAN优点网络各节点间的数据通信实时性强缩短了开发周期,已形成国际标准节点在错误严重的情况下具有自动退出总线的功能通信速率高、容易实现、且性价比高数据通信具有突出的可靠性、实时性和灵活性非破坏性总线优先级仲裁报文不包含源地址或目标地址，仅用标志符来指示功能信息、优先级信息2.2CAN总线拓扑构成节点三节点四节点一节点二我们采用总线拓扑的结构，其网络实现比较容易，成本也比较低3.1课题所需硬件

本着器件通用和常用的原则，这里选用SJA1000与AT89C51芯片设计一种具有通用性的系统。AT89C51具有64KB的寻址空间，本身不带CAN控制器,所以要实现与CAN总线之间的通信需外加CAN控制器和CAN驱动器。在本设计中采用SJAl000型CAN总线通信控制器和PCA82C251型总线驱动器。为了增强节点抗干扰能力，CAN控制器和CAN驱动器之间连接高速光耦器TLP113。为了实现AT89C51与PC机串行通信，用转换芯片MAX232用于TTL电平与RS232电平的相互转换，可以将接收的数据显示在PC上。SJAl000的ADO-AD7连接到AT89C51的P0口，CS连接到AT89C51的P2.7。P2.7为0时，CPU片外存储器地址可选中SJA1000，CPU通过这些地址可对SJAl000执行相应的读/写操作。SJAl000的RD、WR、ALE分别与AT89C51的相应引脚相连，SJAl000的INT接AT89C51的INTl，AT89C51也可通过中断方式访问SJA1000。3.2SJA1000介绍

SJA1000是一种独立控制器，用于移动目标和一般工业环境中的区域网络控制（CAN）。它是PHILIPS半导体PCA82C200CAN控制器的替代产品。内部结构图如下图所示：3.4TLP113光电耦合介绍

TLP113绝缘式线性光耦合器是高速光电耦合器，输入极性是直流电源、输出电流25mA、隔离电压2500Vrms、集电极开路，可有效增强CAN总线抗干扰能力。实物图如下图所示：3.5节点电路原理图4.1网络通信规则及实现

CAN总线为多主工作方式,网络上任一节点均可在任意时刻主动向网络上其他节点发送信息而不分主从，通信方式灵活。为禁止总线冲突，CAN总线采用非破坏性总线仲裁技术，根据需要将各个节点设定为不同的优先级，并以标识符ID标定，其值越小，优先级越高。总线的节点之间可以进行实时相互通信，当1个节点需要接收另1个节点的数据时，只需把其代码寄存器的内容设置成和另1节点的标识符一致即可。如果对于标识符和其代码寄存器的内容设置不一致，则节点所发的数据不予理会。

系统软件的设计思想是系统上电后首先对AT89C51和SJAl000进行初始化，以确定工作主频、波特率、输出特性等。其中任一智能节点可以利用查询方式通过SJAl000从CAN总线上获取所需的数据并把该数据传送到PC上显示，同时可以向总线上发送数据以供其他智能节点接收显示。

4.3发送程序流程图 发送程序负责节点的报文发送。只需将待发送的数据按特定格式组成一帧报文，送入SJA1000发送缓存区中，并将SJA1000的命令寄存器发送请求标志位置位。具体的程序流程图：4.4接收程序流程图