基于can总线的分布式控制网络智能节点的设计

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1、基于CAN总线的分布式控制网络智能节点的设计TheDesignofDistributedControlNetworkIntelligentNodesBasedonCANBus朱飞李光辉陈志英3摘要：现场总线是目前自动化技术发展的一个热点。本文介绍基于CAN总线的分布式控制网络系统的设计方法，给出了Intel80C196KC+SJA1000和PIC16F877+MCP2510两种典型的CAN总线智能节点的硬件电路和软件初始化程序。关键词：现场控制网络CAN总线SJA1000MCP2510Abstract:FieldBusistheh

2、otspotofautomationtechnologyrecently.ThispaperintroducesthedesignofDistributedControlNetworkSystemBasedonCANBusandpresentsthehardwarecircuitsandsoftwareinitialprogramsoftwotypicalintelligentnodes,Intel80C196KC+SJA1000andPIC16F877+MCP2510.Keywords:fieldcontrolnetworkCA

3、NBusSJA1000MCP2510中图分类号：TP3021引言工业现场控制存在大量传感器、电子控制单元、执行机构等，它们通常分布广，且实时性、快速性的要求较高，如何将它们连接起来组成分布式控制网络系统是现代控制系统的一个重要发展方向。现场总线控制系统（FCS）就是其中的一种典型的控制网络结构的实现。控制器局域网CAN（ControllerAreaNetwork）属于现场总线的范畴，它是一种有效支持分布式控制或实时控制的多主串行总线，以其短报文帧及优异的CSMA/BA逐位仲裁协议而被受现场设备互连的青睐。2分布式控制网络系统操作站

4、PCCAN接口卡智能节点1#智能节点n#CAN现场总线……图1分布式控制网络系统基于CAN总线的分布式控制网络系统如图1所示，采用现场总线式集散系统FDCS（FieldDistributedControlSystem）结构，由操作站、智能节点以及CAN现场控制网络组成。操作站主要完成在线系统监控，多个智能节点各自独立完成数据采集、系统设定、运行显示控制等，通过CAN现场总线，在操作站和智能节点之间交换各种数据和管理控制信息。3智能节点硬件电路设计本文介绍应用Intel80C196KC+SJA1000及PIC16F877+MCP25

5、10设计两种典型的CAN总线系统智能节点。80C196KC+SJA1000智能节点硬件电路如图2所示。电路主要由四部分构成：微控制器80C196KC、独立CAN通信控制器SJA1000、CAN总线收发器82C250和高速光电耦合器6N137。微处理器80C196KC负责SJA1000的初始化，通过控制SJA1000实现数据的接收和发送等通信任务。SJA1000是PHILIP公司的PCA82C200独立CAN控制器的替代产品，具有BasicCAN和PeliCAN两种工作方式。SJA1000的AD0~AD7连接到80C196的P3口，

6、即数据总线。80C196地址总线的高三位通过译码器连到SJA1000的/CS引脚，CPU通过这些地址可对SJA1000执行相应的读写操作。SJA1000的/RD、/WR、ALE分别与80C196的对应引脚相连，/INT接80C196的外部中断引脚INT，80C196也可通过中断方式访问SJA1000。该节点中SJA1000通过并行口与80C196相连，因此，数据读写速度快，且软件编程简单，但占用I/O口多，硬件比较复杂。图280C196+SJA1000智能节点硬件电路为了增强CAN总线节点的抗干扰能力，SJA1000的TX0和RX

7、0通过高速光耦6N137与82C250相连，这样就很好地实现了总线上各CAN节点间的电气隔离。电源的完全隔离可采用小功率电源隔离模块或带多5V隔离输出的开关电源模块实现，这些部分虽然增加了节点的复杂程序，但却提高了节点的稳定性和安全性。图316F877+MCP2510智能节点硬件电路以PIC16F877单片机为核心的智能节点硬件电路如图3所示，若需增加光耦隔离可采用图2的方法。MCP2510是一种带有串行外围接口SPI的独立CAN控制器，它支持CAN技术规范V2.0A/B；并能够发送的接收标准的和扩展的信息帧，同时具有接收滤波和信

8、息管理的功能。MCP2510通过SPI接口与MCU进行数据传输，最高数据传输速率可达5Mb/s，且占用I/O口少，硬件接口简单。MCU可通过MCP2510与CAN总线上的其它MCU单元通讯。MCP2510有配置、正常、睡眠、监听、反馈等五种工作模式