CAN总线与RS-232转换接口电路设计.doc

PAGE

PAGE25

PAGE0

摘要…………………….…..……Ι

ABSTRACTΙΙ

TOC\o1-3\h\z\u引言 1

1.CAN总线协议分析 2

1.1CAN总线主要特点 2

1.2CAN总线协议 2

1.3CAN总线报文传输结构 3

1.4CAN总线错误处理 3

1.4.1错误检测 3

1.4.2错误标定 4

2.CAN控制器SJA1000分析 5

2.1CAN节点结构与SJA1000操作模式 5

2.2SJA1000内部结构及其功能分析 6

3.CAN总线与RS-232转换接口电路设计 11

3.1CAN总线与RS-232转换接口电路总体设计 11

3.2主控制模块电路设计 12

3.2.1AT89C51与6116电路设计 13

3.2.2看门狗电路设计 14

3.3AT89C51与RS-232转换接口电路设计 16

3.3.1RS-232-C标准分析 16

3.3.2RS-232与AT89C51接口电路设计 18

3.4SJA1000与AT89C51接口电路设计 19

3.4.1SJA1000与AT89C51接口电路设计 19

3.4.2物理层接口电路设计 21

3.5元器件清单 22

结论 22

致谢 24

参考文献 25

CAN总线与RS-232转换接口电路设计

引言

现场总线是安装在生产过程区域的现场设备/仪表与控制室内的自动控制装置/系统之间的一种串行数字式多点双向通信的数据总线，多用于工空等领域，应用现场总线技术不仅可以降低系统的布线成本，还具有设计简单、调试方便等优点，同时，由于现场总线本身还提供了灵活而又功能强大的协议，这就使得用户对系统配置，设备选型具有强大的自主权，可以任意组合多种功能模块扩充系统的功能。在众多的现场工业总线中，CAN总线是一种具有国际标准而且性能价格比又较高的现场总线，它在当今自动控制领域中的应用极为广泛，并发挥着重要的作用。一个由CAN总线构成的单一网络中，理论上可以挂接无数个节点。实际应用中，节点数目受网络硬件的电气特性所限制。CAN可提供高达1Mbit/s的数据传输速率，这使实时控制变得非常容易。另外，硬件的错误检定特性也增强了CAN的抗电磁干扰能力。

CAN通讯协议描述了在设备之间信息如何传递。它对层的定义与开放系统互连模型(OSI)一致。每一层与另一设备上相同的那一层通讯。实际的通讯是发生在每一设备上相邻的两层，而设备只通过模型物理层的物理介质互连。CAN的结构定义了模型的最下面的两层：数据链路层和物理层。应用层通过不同的新型协议层（专门用于特殊的工业领域加上由个别CAN用户定义的任何合适的方案）和物理层连接。物理层和数据链路层对于设计者来说是透明的，并包含在所有执行CAN协议的部件中。

实际中，许多设备是RS-232接口，为了实现CAN总线数据和RS-232接口设备数据的传输，设计完成了CAN总线与RS-232转换接口电路设计。

1.CAN总线协议分析

1.1CAN总线主要特点

CAN总线是一种多主式的串行通信总线，具有极高的实时性和可靠行，最高通信速率可以达到1Mbit/s，是一种十分优秀的现场工业总线。CAN总线具有如下特点：

结构简单，只有2根线与外部相连，且内部集成错误探测和管理模块。

通信方式灵活。可以多主方式工作，网络上的其他节点发送信息，而不分主从。

可以点对点、点对多点或者全局广播方式发送和接收数据。

网络上的节点信息可分成不同的优先级，以满足不同的实时要求。

CAN总线通信格式采用短帧格式，每帧字节最多为8个，可满足通常工业领域中控制命令、工作状态及测试数据的一般要求。同时，8字节也不会占用总线时间过长，从而保证了通信的实时性。

采用非破坏性总线仲裁技术。当两个节点同时向总线上发送数据时，优先级低的节点主动停止数据发送，而优先级高的节点可不受影响地继续传送数据。这大大的节省了总线仲裁冲突的时间，杂网络负载很重的情况下也不会出现网络瘫痪。

直接通信距离最大可达10Km（速率5Kbit/s以下），最高通信速率可达1Mbit/s（此时距离最长为40Km），节点数可达110个，通信介质可以是双绞线、同轴电缆或光导纤维。

CAN总线通信接口中集成了CAN协议的物理层和数据链路层功能，可完成对通信数据的成帧处理，包括位填充、数据块编码、循环冗余检测、优先级判别等多项工作。

CAN总线采用CRC进行数据检测并可提供相应的错误处理功能，保证了数据通信的可靠性。

1.2CAN总