《嵌入式系统设计》课程论文--基于ARM的CAN总线智能节点的设计

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1、《嵌入式系统设计》课程论文题目：基于ARM的CAN总线智能节点的设计专业化班级姓名指导老师起止日期：2012年10月8日～2012年12月22目录一、摘要3二、关键字3三、CAN总线33.1简介33.2特点33.3应用4四、智能节点的设计44.1CAN智能节点系统构成44.2智能节点的特点44.3CAN总线智能节点设计54.3.1硬件设计54.3.2软件设计54.3.2.1CAN控制器初始化54.3.2.2数据发送64.3.2.3数据接收64.3.2.4异常情况处理6五、总结7六、参考文献7基于CAN总线智能节点的设计摘要：控制器局域网CAN（Controller

2、AreaNetwork）是一种多主方式的串行通信总线，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。CAN在汽车上的应用，具有很多行业标准或者是国际标准，比如国际标准化组织（ISO）的ISO11992、ISO11783以及汽车工程协会（SocietyofAutomotiveEngineers）的SAEJ1939。CAN总线已经作为汽车的一种标准设备列入汽车的整车设计中。关键字：CAN总线串行通信一、CAN总线1：简介CAN通信协议规定了4种不同的帧格式，即数据帧、远程帧、错误帧和超载帧。基于以下几条基本规则进行通信协调：总线访问、仲裁

3、、编码/解码、出错标注和超裁标注。CAN遵从OSI模型。按照OSI基准模型只有三层：物理层、数据链路层和哀告层，但应用层尚需用户自己定义。2：特点(1)多主控制在总线空闲时，所有的单元都可开始发送消息（多主控制）。最先访问总线的单元可获得发送权（CSMA/CA方式*1）。多个单元同时开始发送时，发送高优先级ID消息的单元可获得发送权(2)消息的发送在CAN协议中，所有的消息都以固定的格式发送。总线空闲时，所有与总线相连的单元都可以开始发送新消息。两个以上的单元同时开始发送消息时，根据标识符（Identifier以下称为ID）决定优先级。ID并不是表示发送的目的地址

4、，而是表示访问总线的消息的优先级。两个以上的单元同时开始发送消息时，对各消息ID的每个位进行逐个仲裁比较。仲裁获胜（被判定为优先级最高）的单元可继续发送消息，仲裁失利的单元则立刻停止发送而进行接收工作。(3)系统的柔软性与总线相连的单元没有类似于“地址”的信息。因此在总线上增加单元时，连接在总线上的其它单元的软硬件及应用层都不需要改变。(4)通信速度根据整个网络的规模，可设定适合的通信速度。在同一网络中，所有单元必须设定成统一的通信速度。即使有一个单元的通信速度与其它的不一样，此单元也会输出错误信号，妨碍整个网络的通信。不同网络间则可以有不同的通信速度。(5)远程

5、数据请求可通过发送“遥控帧”请求其他单元发送数据。(6)错误检测功能·错误通知功能·错误恢复功能所有的单元都可以检测错误（错误检测功能）。检测出错误的单元会立即同时通知其他所有单元（错误通知功能）。正在发送消息的单元一旦检测出错误，会强制结束当前的发送。强制结束发送的单元会不断反复地重新发送此消息直到成功发送为止。(7)故障封闭CAN可以判断出错误的类型是总线上暂时的数据错误（如外部噪声等）还是持续的数据错误（如单元内部故障、驱动器故障、断线等）。由此功能，当总线上发生持续数据错误时，可将引起此故障的单元从总线上隔离出去。(8)连接CAN总线是可同时连接多个单元的

6、总线。可连接的单元总数理论上是没有限制的。但实际上可连接的单元数受总线上的时间延迟及电气负载的限制。降低通信速度，可连接的单元数增加；提高通信速度，则可连接的单元数减少。3：应用二、智能节点1：CAN智能节点系统构成由于CAN总线采用多主方式工作,可挂多达110个节点,控制系统的构成由计算机和智能节点组成,如图1所示。与DCS控制系统不一样的是它的拓扑结构。不是所有的下位机都以上位机为中心,而是所有的节点(包括上位计算机)都以平等主体的形式挂接在总线上。因为CAN总线是1种多主站总线,从网络结构上来看,它比BITBUS更具有优越性。CAN总线通信接口中集成了C

7、AN协议的物理层和数据链路层功能,可完成对通信数据的成帧处理,包括零位的插入/删除、数据块编码、循环冗余检验、优等级判别等项工作。CAN协议的最大特点是废除传统的站地址编码,而代之为对通信数据块进行编码。采用这种方法的优点还可使网络内的节点个数在理论上不受限制。这种数据块编码方式还可使不同的节点同时接收到相同的数据,这一点在分布式控制系统中是非常有用的。2：智能节点的特点智能节点能够采集现场数据,并根据接收到的命令或者主动将数据发送到CAN总线。通过事先设置验收码和验收屏蔽码可以控制智能节点从总线上接收哪些数据命令。如果某些数据需要进一步复杂的处理,则上位计算机可

8、以从总线上