基于单片机的CAN实验系统设计.doc

基本单片机的CAN实验系统设计 （CAN教学案例设计） 邵健 2014秋季学期 目 录 摘要 3 前言 4 1 总体设计方案 4 1.1设计任务 4 1.2总体CAN网络设计框图 5 1.3 CAN节点结构 6 2 系统的硬件设计 7 2.1 电源模块设计 7 2.2 单片机最小系统 8 2.3 MAX232组成的单片机和PC机通信电路 9 2.4 看门狗电路设计 10 2.5 键盘输入电路模块 11 2.6 显示电路模块 12 2.7 扩展ROM功能模块 13 2.8 CAN通信模块 13 3 系统的软件设计 16 3.1 CAN控制器初始化函数CANINI 16 3.2 CAN接收函数CANREC 17 3.3 CAN发送函数TDATA 17 3.4 主程序流程图 18 3.5 总程序清单 19 4 总结 27 4.1 结束语 27 基于单片机的CAN实验系统设计 CAN（Controller Area Network）总线作为现场总线的一个分支,以其独特的设计思想、优良的性能和极高的可靠性越来越受到工业界的青睐。CAN从最初的汽车行业发展为现在工业中必不可少的现场总线之一。比如发动机管理系统、变速箱控制器、仪表装备、电子主干系统中均嵌入了CAN控制装置。控制局域网CAN为串行通信协议，能有效地支持具有很高安全等级的分布实时控制。CAN的应用范围很广，从高速的网络到低价位多路配线都可使用CAN。在汽车的电子行业里，使用CAN连接发动机控制单元、传感器、防滑系统等，其传输速度可达1Mbps。同时，可以将CAN安装在卡车本体的电子控制系统里，诸如车灯组、电气窗等，用以代替接线配线装置。 单片机的应用正在不断地走向深入，由于它具有功能强，体积小，功耗低，价格便宜，工作可靠，使用方便等特点，因此越来越广泛地应用各个领域。目前单片机上集成了控制及信号处理等所需要的几乎所有的模块，以其低功耗，端口可灵活配置，支持JTAG端口可在线调试等特点将广泛应用在工业控制、通信及可便携电子产品中。 本实验适合学习单片机相关知识，也适合学习CAN总线。在系统设计中综合运用了本科期所学的各类知识，如低频电子线路、模拟电字电路、数字电子电路、单片机、计算机网络、Protel、程序的编写、电路的仿真调试、原理图的绘制和布线等专业知识。 1 总体设计方案 1.1设计任务 本设计主要以STC89C52单片机为核心元件，再用SJA1000作为CAN的控制器和82C250作为CAN的收发器，从而组成CAN最小系统，完成CAN报文的发送和接收。设计中还要求输入和输出功能，在此设计中输入设备由两个开关和一个八位拨码开关组成，两个按钮开关主要是用来控制CAN报文的发送和接收，八位拨码开关主要是完成CAN节点ID的输入，输出设备由一个7段LED数码管组成其功能是显示已发送CAN报文的个数。 设计任务包括以下方面： 1、基于单片机的CAN实验系统的硬件电路设计； 2、基于单片机的CAN实验系统通信功能及部分实验项目的软件设计； 1.2总体CAN网络设计框图 本设计中CAN总线网络基本构成如下图 1.2所示： 图 1.2 CAN网络基本结构 ※传输线 ●CAN总线网络中的传输线可以是普通明线、双绞线、同轴电缆和光纤，本设计中为了方便简单才用普通明线。 ※终端电阻 ●高频信号传输时，信号波长相对传输线较短，信号在传输线终端会形成反射波，干扰原信号，所以需要在传输线末端加终端电阻，使信号到达传输线末端后不反射。 ※各部分作用说明 ●PC机是用来与CPU通信，可以完成对CPU程序的烧写和数据的传输 ●CPU是用来对CAN控制器的初始化和CAN通信过程的控制以及显示等功能 ●CAN控制器是整个CAN网络的核心器件，主要用来完成CAN协议的解析、CAN报文的形成等一细系列复杂的工作。 ●CAN收发器是将CAN报文转成差动电平发送到CAN总线上和从CAN总线上接收CAN报文传给CAN控制器。 1.3 CAN节点结构 本设计中CAN系统节点的基本结构如图 1.3所示： 图 1.3 CAN节点基本结构 ※总体说明 ●本设计主要由以下部分机构成：微控制器89S51、CAN总线通信接口部分、CAN节点ID及按键输入部分、PC机通信部分、数码显示部分、EEPROM存储器等。 ●CAN总线通信接口部分采用的CAN通信控制器为SJA1000,CAN总线驱动器为82C250。为了使电路尽量简单，电路中没有采用光耦进行电气隔离。SJA1000的AD0～AD7连接到89S51单片机的P0中，CS连接到89S51的P2.1，P2.1为0的CPU片外存储器地址可选中SJA1000，CPU通过这些地址对SJA1000执行相应的读/写操作。SJA1000的RD、WR。ALE分别与89S51的对应引脚相连，