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1、基于单片机的CAN总线通讯应用设计（仅供参考）摘要:CAN总线因其卓越的性能,应用不再局限于汽车工业,已被广泛应用到自动控制、楼宇自动化、医学设备等各个领域.我们在智能家居环境中,构建了一个安全快速的CAN网络通讯系统,可以提升家居环境的智能化、人性化.本文重点就基于单片机的CAN总线通信设计的实现进行介绍.关键字:CAN总线;AT89S52;SJA1000;PCA82C250ApplicationDesignofCANBusCommunicationBasedonMCUAbstract:Becauseofexcellentperformance,CANbusc
2、anbeusednotonlyinmotorindustrybutalsoinautocontrol,buildingautomatization,medicineequipmentandsoon.Inoursmarthome,tobuildasafeandfastCANnetworksystemcanimproveintelligentizeand人性化.ThispapermainlyintroducesthedesignofCANbuscommunicationbaseonMCU.Keywords:CANbus;AT89S52;SJA1000;PCA82C2
3、501引言智能家居就是利用先进的网络通讯技术、自动化技术、计算机技术、无线电技术,将与居家生活有关的各种设备有机地结合在一起,通过网络化的综合管理,让居家生活更智能轻松.智能家居系统中的各种设备间需要提供信息交换,因此一个安全,快速,可靠的通讯技术在智能家居环境中就显得十分的必要和重要.CAN(ControlAreaNetwork)即控制器局域网络,是一种高性能、高可靠性、易开发和低成本的现场总线,是最早具有国际标准的现场总线.它能有效支持分布式控制及实时控制,并采用了带优先级的CSMA/CD协议对总线进行仲裁.CAN总线允许多站点同时发送,在保证信息处理的实时
4、性同时,又使得CAN总线网络可以构成多主从结构的系统,从而有效地保障了系统的可靠性.同时它也具有较高的传输速度.基于CAN总线的特点,对于构建智能家居环境的通讯系统是个很不错的选择.2CAN总线特点2.1物理层CAN规范未定义物理层的具体内容,可根据实际情况进行选择和优化.以双绞线为例,一般采用差分传输的方式,当两条线电压值均为2.5V,差分电压值近似为0V时,总线值为隐性,代表1;当一条线电压值为3.5V,另一条电压值为1.5V,差分电压值达到2V时,总线值为显性,代表0.总线上节点的通信由CAN控制器和CAN驱动收发器实现.如采用PCA82C250驱动收发器
5、,节点数可达110个.传输速率5kb/s时通信距离可达到10km,传输速率1Mb/s时通信距离为40m.2.2链路层CAN规范有2.0A与2.0B两个标准,2.0A沿用了CAN1.2中的报文格式,该格式在CAN规范2.0B里称为报文的标准格式,2.0B中与之对应的是报文的扩展格式,在2.0B中,标准与扩展格式可以兼容.标准格式的报文标识符(11位)可达2032种,扩展格式的报文标识符(29位)几乎不受限制.屏蔽码寄存器的报文过滤功能可方便地用于报文组的选择.2.3.帧格式CAN规范定义了4种不同的帧类型:·数据帧:数据帧将数据从发送器传送到各个接收器;·远程帧:
6、远程帧请求具有相同标识符的数据帧的发送;·出错帧:任何单元检验到总线错误就发出出错帧;·超载帧:超载帧用于在先行的和后续的数据帧或远程帧之间提供一段附加的延时.数据帧结构如图1所示,由帧起始、仲裁域(标准格式和扩展格式标识符位数不同)、控制域(含6位数据长度码)、数据域(0-8字节)、CRC域、应答域、帧结束7个不同的部分组成.图1数据帧结构2.4.可靠性CAN总线中规定了:位错误、填充错误、CRC错误、格式错误、应答错误5种错误类型:采用了:发送检测、循环冗余校验、位填充和报文格式检查等措施,节点检测到错误就会回发出错帧,未检出的残余错误概率小于4.7*10-
7、11.由于设定了界限,有故障的节点会自动关闭,脱离总线.2.5.同步CAN总线同步信息包含于总线上传输的数据之中,总线值从隐性到显性的跳变提供了同步信息.如果连续多个相同的总线值出现(显性或隐性),CAN采用了"位填充"规则,即当发送器在即将发送的比特流中检测到5个具有相同数值的连续位时,将自动地在实际发送的比特流中插入1个反码位.3系统构成智能家居环境包含很多方面,比如家用电器的智能控制,智能照明系统,安防报警系统,温湿度自动控制系统.各设备、子系统不但要相互联系而且整个系统还要与外界联系,所以通信可分成基于总线的内部通信网络和基于电话以及计算机的远程通信网络
8、.本文仅涉及内部通信网络
