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基于CAN总线的通信节点设计

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龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 基于CAN总线的通信节点设计 作者:王云午 魏宗寿 来源:《现代电子技术》2008 年第 03 期 摘 要:介绍了基于 CAN 总线的通信节点设计方法。在分析 CAN 总线的主要技术特性及 CAN 总线在工业控制系统中所处的位置之后,给出了设计 CAN 通信节点选用的器件及其硬件 特性和通信节点的硬件设计框图。描述了 CAN 节点软硬件设计方法,同时给出了 CAN 控制器 的初始化流程以及发送、接收程序流程图。介绍的设计方法易于掌握且具有较强的灵活性和通 用性,可用于多种工业现场控制。 关键词:CAN 总线;SJA1000;总线缓冲器;通信节点 中图分类号:TN919 文献标识码:B 文章编号:1004373X(2008)0307203 Design of Communication Node Based on CAN Bus WANG Yunwu,WEIZongshou (Key Laboratory of Opto—Technology and Intelligent Control Ministry of Education,Lanzhou JiaotongUniversity,Lanzhou,730070,China) Abstract:This paper introduces the way of designing communication node based on CAN bus.After introducing the main technical characteristic of CAN bus and its position in the industrial control system,it gives components for designing communication node of CAN bus and its characteristic of hardware and it also gives the designing chart of hardware of communication node.The design of hardware and software is described in this paper,it also gives the initialization process of CAN controller and the flow chart of sending and receiving data program.The method of design in this paper is easy to grasp and is flexibility and versatility,it can be used to control in many industry fields. Keywords:CAN bus;SJA100;bus buffer;communication node 1引言 龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 在 20 世纪 80 年代初,德国的 BOSCH 公司提出了用 CAN 总线(Controller Area Network, 控制器局域网)来解决汽车内部的复杂硬件信号接线。CAN 总线以其低成本、高可靠性、实 时性、抗干扰能力强等特点得到了广泛的应用。1993 年 ISO 正式颁布了 ISO11898CAN 高速应 用标准和 ISO11519CAN 低速应用标准,这为 CAN 总线的标准化、规范化铺平了道路。CAN 总线主要具有以下特性: (1) CAN 采用多主方式工作,网络上任意节点均可以在任意时刻主动地向网络上的其他节 点发送信息而不分主从,通讯方式灵活且无需站地址等节点信息。 (2) CAN 网络上的信息可分成不同的优先级,满足不同的实时性要求;高优先级的数据最 多可在 134 μm 内得到传输。 (3) CAN 的直接通信距离最远可达 10 km(速率 5 kb/s 以下);通讯速率最高可达 1 Mb/s(此 时通信距离为 40 m)。 (4) CAN 只需通过报文滤波即可以实现点对点、一点对多点及全局广播等几种方式传送接 收数据,无需专门的“调度”。 (5) CAN 采用非破坏性总线裁决技术(CSMA/CD),在多个节点对总线发送信息出现冲突 时,低优先级的节点会主动退出发送而保证高优先级的节点的信息传输,因此大大节省了总线 冲突裁决时间,最重要的是在网络负载很重的情况下也不会出现网络瘫痪情况(以太网则可能)。 (6) CAN 协议废除了传统的站地址编码,而对通讯数据块进行编码,使网络中的节点个数在 理论上不受限制。 (7) CAN 总线具有极好的检错效果,CAN 的每帧信息都具有 CRC 校验和其他检错措施, 保证了错误的输出率极低。 (8) CAN 节点在错误严重的情况下具有自动关闭输出功能,以使总线以上其他节点的操作 不受影响。 2 基本硬件介绍 本文所涉及的通信系统相关工业控制系统框图如图 1 所示。 其中,CAN 总线通过 PC 适配卡与上位机相连,各 CAN 节点都可与上位机通信,同时互 相之间也可以通信。考虑到系统的可靠性与安全性,建议上位机采用工控机,当然在要求可靠 龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 性与安全性相对较低的场合也可以考虑采用 PC 机。CAN 总线控制器是以在一块可编程芯片上 的逻辑电路的组合来提供与微处理器的物理线路的接口。通过对他的编程,CPU 可以设置他 的工作方式,控制他的工作状态,进行数据的发送和接收,把网络应用层建立在他的基础之 上。CAN 控制器目前主要有两大类:一类是独立控制器,如 PHILIPS 公司的 PCA82C200, SJA1000,INTEL 公司的 82526,82527 等;另外一类是内部带


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