基于AT89C51单片机CAN总线发送系统.doc

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王萍摘要:本系统采用AT89C51作为系统的微处理器,利用SJA1000作为CAN现场总线通信控制器,CAN总线驱动器采用82C250,应用CAN总线通信协议和原理以及其他的外围电路,实现数据的发送通信任务。
关键词:CAN总线;SJA1000;89C51芯片;82C250
一、引言
CAN总线是一种具有国际标准且性价比较高的现场总线,它是计算机网络技术在现代通信领域的具体应用和发展。本系统利用CAN总线的通信协议和原理,实现传输距离达10Km(速率达5kbps以下),通信速率最高可达1Mbps的通信任务。
二、系统概述
设计目的为:实现CAN总线发送模块的设计,即信息的传输。利用CAN总线控制器SJA1000于单片机接口,再加上收发器为指导思想,组成一个CAN总线发送应用系统,各部分的功能为:
:通过P0口对SJA-1000驱动。
:作为CAN通信控制器,实现CAN总线控制。
:是CAN总线控制器SJA1000正常工作于CAN总线的接口器件,采用双线差分驱动,实现电平转换,把SJA1000上的电平转换成CAN总线传输电平。
:CAN(CANCONTROLLERAREANETWORK)控制器局部网,为串行通信协议,能有效地实现分布实时控制,是一种传输介质,用于传输通信数据。
三、AT89C51单片机
单片微型计算机简称单片机。它是在一块芯片内集成了计算机的组成单元,包括中央处理单元、存储器,输入/输出接口、定时/计数器、时钟电路等。按照单片机系统扩展与系统配置状况,单片机系统可分为最小系统、最小功耗系统、典型系统等。最小系统是指能维持单片机允许的最简单配置的系统,这种系统成本低、结构简单,常构成一些简单的控制系统;最小功耗系统是指为了保证正常运行,功耗消耗最小;典型应用系统是指单片机要完成工业测控功能所必须具备的硬件结构系统。本文采用典型应用的单片机系统,完成对SJA1000的驱动。
四、CAN总线传输形式
CAN总线以报文为单位进行数据传送。报文的优先级结合在11位标识符中,具有最低二进制数的标识符有最高的优先级,这种优先级一旦在系统设计时被确立后就不能再被更改。CAN具有较高的效率是因为总线仅被那些请求总线悬而未决的站利用,这些请求是根据报文在整个系统中的重要性按顺序处理的。这种方法在网络负载较重时有很多优点,因为总线读取的优先级已按顺序放在每个报文中,这可以保证在实时系统中较低的个体隐伏时间。
报文由帧组成,每帧含七个部分,CAN协议支持两种报文格式,其唯一的不同是标识符长度不同,标准格式为11位,扩展格式为29位。在标准格式中,报文的起始位称为帧起始,然后是由11位标识符和远程发送请求位组成的仲裁场。控制场包括标识符扩展位,指出是标准格式还是扩展格式。它还包括一个保留位,为将来扩展使用。它的最后四个字节用来指明数据场中数据的长度。数据场范围为0至8个字节,其后有一个检测数据错误的循环冗余检查。应答场包括应答位和应答分隔符,发送站发送的这两位均为隐性电平(逻辑1),这时正确接收报文的接收站发送主按电平(逻辑0)覆盖它。用这种方法,发送站可以保证网络中至少有一个站能正确接收到报文。报文的尾部由帧结束标出。
五、CAN总线控制器SJA1000
CAN总线控制器SJA1000,实现对CAN总线的控制,具有完成CAN通信协议所要求的全部特性,经过总线连接的SJA1000可完成CAN总线的物理层和数据链路层的所有功能。它的位通讯速率为1Mbits/s,采用24MHz时钟频率,工作温度范围为-40℃~+125℃。
它的内部结构模块有:接口管理逻辑、发送缓冲器、接收缓冲器、接收滤波器、位流处理器、位时序逻辑、错误管理逻辑,此外,SJA1000还带有验收滤波器功能,用于自动检查报文中的标识符和数据字节。通过设置滤波,与该总线节点不相关的一个报文或一组报文将不被SJA1000所接收,这样可以提高CPU的利用率。
六、CAN总线驱动器82C250
82C250是CAN控制器与物理总线之间的接口,具有高速率、抗汽车环境下的瞬间干扰,过热瓮中保护、低电流待机模式,总线至少可连接110个节点待特性。它有高速、斜率控制和待机在种工作模式,本系统采用斜率控制方式,由芯片的8脚引出,斜率大小正比于该引脚上的电流输出大小。
七、总结
现场总线技术日益成熟,结合CAN总线本身的高可靠性和实时性等特点,其应用范围已扩展到***、农用机械、机器人等领域。本设计应用CAN总线的基本原理,结合单片机技术,并在实验室进行了反复、严密的调试,已通过验证,成功完成数据的发送,实现了短距离的通信。
(作者单位江苏省连云港中等专业学校)
91758553