CAN总线节点的设计与应用

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1、CAN总线节点的设计与应用CAN（ControllerAreaNetwork）总线,又称控制器局域网,是Bosch公司在现代汽车技术中领先推出的一种多主机局域网。由于其卓越的性能,极高的可靠性,独特灵活的设计和低廉的价格,现已广泛应用于工业现场控制、智能大厦、小区安防、交通工具、医疗仪器、环境监控等众多领域。CAN已被公认为几种最有前途的现场总线之一。CAN总线规范已被ISO国际标准组织制订为国际标准。CAN协议也是建立在国际标准组的开放系统互联参考模型基础上的,主要工作在数据链路层和物理层。用户

2、可在其基础上开发适合系统实际需要的应用层通信协议,但由于CAN总线极高的可靠性,从而使应用层通信协议得以大大简化。本设计主要实现的是CAN总线节点的设计与应用，利用一块板子进行模拟数据的通信。1.引言1.1课题背景自动控制技术是当代发展极为迅速、应用十分广泛、最引人注目的高技术之一，也是推动新技术革命和新产业革命的核心技术。随着现代控制理论的发展，自动控制技术已从单变量控制到多变量控制，从自动调节到最优控制。现在对自动控制的要求已不仅是保持个别变量（如温度、转数、电压等）的稳定，而是要求实现多个变

3、量的最优控制。分析与设计最优控制系统已成为现代控制理论的基本内容。随着微型计算机的出现，特别是微型计算机应用于控制系统，为计算机控制带来了根本性的变革。对于复杂的、分散的控制对象，由于它们往往是同时、并行，且独立地工作，控制对象分布面又很广，因此把它们联系起来实现分布控制是现代控制技术中的一个重要发展方向。   随着计算机硬件、软件技术及集成电路技术的迅速发展，工业控制系统已成为计算机技术应用领域中最具活力的一个分支，并取得了巨大进步。由于对系统可靠性和灵活性的高要求，工业控制系统的发展主要表现为

4、：控制面向多元化，系统面向分散化，即负载分散、功能分散、危险分散和地域分散。分散式工业控制系统就是为适应这种需要而发展起来的。这类系统是以微型机为核心，将 5C技术--COMPUTER（计算机技术）、CONTROL（自动控制技术）、COMMUNICATION（通信技术）、CRT（显示技术）和 CHANGE（转换技术）紧密结合的产物。它在适应范围、可扩展性、可维护性以及抗故障能力等方面，较之分散型仪表控制系统和集中型计算机控制系统都具有明显的优越性。   典型的分散式控制系统由现场设备、接口与计算设

5、备以及通信设备组成。现场总线（FIELDBUS）能同时满足过程控制和制造业自动化的需要，因而现场总线已成为工业数据总线领域中最为活跃的一个领域。现场总线的研究与应用已成为工业数据总线领域的热点。尽管目前对现场总线的研究尚未能提出一个完善的标准，但现场总线的高性能价格比将吸引众多工业控制系统采用。同时，正由于现场总线的标准尚未统一，也使得现场总线的应用得以不拘一格地发挥，并将为现场总线的完善提供更加丰富的依据。控制器局部网 CAN（CONTROLLER AERANETWORK）正是在这种背景下应运而

6、生的。   CAN总线是德国BOSCH公司从80年代初为解决现代汽车中众多的控制与测试仪器之间的数据交换而开发的一种串行数据通信协议，它是一种多主总线，通信介质可以是双绞线、同轴电缆或光导纤维。通信速率可达1MBPS。CAN总线通信接口中集成了CAN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，包括位填充、数据块编码、循环冗余检验、优先级判别等项工作。CAN协议的一个最大特点是废除了传统的站地址编码，而代之以对通信数据块进行编码。采用这种方法优点可使网络内的节点个数在理论上不受限制，数

7、据块的标识码可由11位或29位二进制数组成，因此可以定义211或229个不同的数据块，这种按数据块编码的方式，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非常有用。数据段长度最多为8个字节，可满足通常工业领域中控制命令、工作状态及测试数据的一般要求。同时，8个字节不会占用总线时间过长，从而保证了通信的实时性。CAN协议采用CRC检验并可提供相应的错误处理功能，保证了数据通信的可靠性。1.2课题现状CAN总线与其它几种现场总线比较而言,是最容易实现、价格最为低廉的一种,但其性能并不

8、比其它现场总线差。这也是目前CAN总线在众多领域被广泛采用的原因。CAN卓越的特性、极高的可靠性和独特的设计，特别适合工业过程监控设备的互连，因此，越来越受到工业界的重视，并已公认为最有前途的现场总线之一。节点是网络上信息的接收和发送站。所谓智能节点是由微处理器和可编程的CAN控制芯片组成,它们有两者合二为一的,如芯片P8XC59;有如本文介绍的独立的通信控制芯片与单片机接口。后者的优点是比较灵活。当然,也有不要微处理器的节点。1.3课题研究方法CAN总线智能节点的设计这里主要是控