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太原科技大学课程设计论文

CAN总线数据通信系统的设计

摘要

现场总线是当今自动化领域技术发展的热点之一，被誉为自动化领域的计算机局域网。它的出现为分布式控制系统实现各节点之间实时、可靠的数据通信提供了强有力的技术支持。CAN(ControllerAreaNetwork)属于现场总线的范畴，是一种多主方式的串行通讯总线，数据通信实时性强。与其它现场总线比较而言，CAN总线具有通信速率高、容易实现、可靠性高、性价比高等诸多特点。

本系统要在单片机中实现CAN总线的接口，通过CAN总线，实现两个模块之间的数据通讯。系统主要由四部分所构成：PC机、微控制器80C51、独立CAN通信控制器SJA1000和CAN总线收发器PCA82C250。微处理器80C51负责SJA1000的初始化，通过控制SJA1000实现数据的发送和接收等通信任务。

本系统通过扩展CAN总线控制器SJA1000，在单片机系统中实现了CAN总线的接口，并且编写了SJA1000的驱动程序，通过读写其的内部寄存器，完成工作方式的设置、接收滤波方式的设置、接收屏蔽寄存器（AMR）和接收代码寄存器（ACR）的设置、波特率参数设置和中断允许寄存器（IER）的设置等基本操作；利用各基本操作，完成了对SJA1000的初始化，并且实现了数据发送和接收。

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目录

TOC\o1-3\h\z\u第1章原理与方案 1

1.1设计目的与要求 1

1.2CAN总线介绍 1

1.3设计方案 2

1.3.1硬件设计方案 2

1.3.2软件设计方案 4

第2章硬件连接与说明 5

2.1硬件连接 5

2.1.1模块使用说明 6

2.1.2实验箱连线 6

2.2CAN总线控制器SJA1000 6

2.3CAN控制器接口PCA82C250 7

第3章软件流程图及说明 8

3.1软件流程图 8

3.1.1主程序流程图 8

3.1.2初始化子程序流程图 8

3.1.3发送数据子程序流程图 10

3.1.4接收数据子程序流程图 10

3.2软件实现过程 10

第4章结果分析及心得体会 12

4.1结果分析 12

4.2心得体会 13

4.2.1CAN应用中的问题 14

4.2.2CAN总线的其他应用 14

附录程序清单 15

参考文献 23

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第1章原理与方案

1.1设计目的与要求

扩展CAN总线控制器，在单片机系统中实现CAN总线的接口，并编写接口芯片的驱动程序。通过CAN总线，实现两个模块之间的数据通讯，CPU控制第一个模块发送1帧数据，第二个模块收到这帧数据并送至另一个CPU的内部存储器。

1.2CAN总线介绍

CAN全称为“ControllerAreaNetwork”，即控制器局域网，是国际上应用最广泛的现场总线之一。最初CAN被设计作为汽车环境中的微控制器通讯，在车载各电子控制装置ECU之间交换信息，形成汽车电子控制网络。比如发动机管理、系统变速箱控制器、仪表装备中，均嵌入CAN控制装置。

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。例如当使用PhilipsPCA82C250作为CAN收发器时，同一网络中允许挂接110个节点。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是一种多主方式的串行通讯总线。基本设计规范要求有高的位速率，高抗电磁干扰性，而且能够检测出产生的任何错误。当信号传输距离达到10Km时，CAN仍可提供高达50Kbit/s的数据传输速率。由于CAN总线具有很高的实时性能，因此CAN已经在汽车工业、航空工业、工业控制、安全防护等领域中得到了广泛应用。

1.3设计方案

在本系统中，采用80C51单片机，80C51与PC机串行通信，设置SJA1000工作于Intel模式，由PC机发送的数据写入SJA1000并通过CAN收发器发送。接收数据是通过中断进行的，CAN总线传输过来的数据经CAN接口芯片PCA82C250接收并写入SJA1000的RXFIFO，然后通过中断提请CPU读取，读取的数据上传送给PC机。

总体设计框图如图1-2所示。

图1-2总体设计框图

1.3.1硬件设计方案

1.芯片介绍

SJA1000：独立式CAN