1 CAN總線介紹
控制器局域網(wǎng)絡(luò)(Controller Area Network，CAN)是一種串行多主站控制器局域網(wǎng)總線。它具有很高的網(wǎng)絡(luò)安全性、通信可靠性和實(shí)時(shí)性，而且簡(jiǎn)單實(shí)用，網(wǎng)絡(luò)成本低，特別適用于環(huán)境溫度惡劣、電磁輻射強(qiáng)和振動(dòng)大的工業(yè)環(huán)境。CAN總線可有效支持分布式控制或?qū)崟r(shí)控制。該總線的通信介質(zhì)可以是雙絞線、同軸電纜或光纖。其主要特點(diǎn)如下：
(1)CAN總線為多主站總線，各節(jié)點(diǎn)可在任意時(shí)刻向網(wǎng)絡(luò)上的其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息，且不分主從;
(2)CAN總線采用獨(dú)特的非破壞性總線仲裁技術(shù)，高優(yōu)先級(jí)節(jié)點(diǎn)優(yōu)先傳送數(shù)據(jù)，故實(shí)時(shí)性好;
(3)CAN總線具有點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)及全局廣播傳送數(shù)據(jù)的功能;
(4)CAN總線采用短幀結(jié)構(gòu)，每幀有效字節(jié)數(shù)最多為8個(gè)，數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間短，并有CRC及其他校驗(yàn)措施，數(shù)據(jù)出錯(cuò)率極低;
(5)CAN總線上某一節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)嚴(yán)重錯(cuò)誤時(shí)，可自動(dòng)脫離總線，而總線上的其他操作不受影響;
(6)CAN總線系統(tǒng)擴(kuò)充時(shí)，可直接將新節(jié)點(diǎn)掛在總線上，因而走線少，系統(tǒng)擴(kuò)充容易，改型靈活;
(7)CAN總線的最大傳輸速率可達(dá)1Mb/s，直接通信距離最遠(yuǎn)可達(dá)10 km(速率在5 Kb/s以下);
(8)CAN總線上的節(jié)點(diǎn)數(shù)取決于總線驅(qū)動(dòng)電路，在標(biāo)準(zhǔn)幀(11位報(bào)文標(biāo)識(shí)符)時(shí)，可達(dá)到110個(gè)，而在擴(kuò)展幀(29位報(bào)文標(biāo)識(shí)符)時(shí)，個(gè)數(shù)不受限。
2 單片機(jī)與數(shù)字信號(hào)處理器CAN通信系統(tǒng)接口電路設(shè)計(jì)
單片機(jī)與數(shù)字信號(hào)處理器種類較多，在研究其通信系統(tǒng)時(shí)，以廣泛使用的MCS-51單片機(jī)以及適于運(yùn)動(dòng)控制的美國(guó)德州儀器(TI)公司TMS320LF2407為例進(jìn)行研究。
2.1 單片機(jī)通信系統(tǒng)接口電路設(shè)計(jì)
MCS-51單片機(jī)組成CAN通信系統(tǒng)需要擴(kuò)展CAN控制器，本系統(tǒng)采用的CAN控制器是SJA1000。SJA1000是PHILIPS公司生產(chǎn)的既支持CAN 2.0B，又支持CAN 2.0A的CAN控制器。與SJA1000配套使用的CAN總線驅(qū)動(dòng)器是PCA82C250，它是PHILIPS推出的CAN控制器和物理總線接口芯片，可提供對(duì)總線的差分發(fā)送和接收。CAN模塊總線控制器、總線驅(qū)動(dòng)器連接基本方法如圖1所示。為增強(qiáng)CAN總線節(jié)點(diǎn)的抗干擾能力，SJA1000通過(guò)高速光耦6N137后與PCA82C250相連，這樣就能很好地實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)與CAN總線的電氣隔離。電源的隔離采用小功率電源隔離模塊。這些部分雖然增加了接口電路的復(fù)雜性，但是卻提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。
