基于ARM的CAN通信系统的设计与实现

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1、基于ARM的CAN通信系统的设计与实现王庆双等2011年3月第42卷第1期(总第143期)基于ARM的CAN通信系统的设计与实现王庆双，蔡冬生(中国航空无线电电子研究所，上海200233)[摘要]CAN总线是一种多主方式的串行总线．本文设计实现了基于高级RISC处理器(ARM)的CAN协议通信系统，具有高抗干扰性和良好的实时性，应用简单、可靠性高、开发成本低．本文详细介绍了该系统的硬件设计、软件设计，以及通信测试结果。[关键词】CAN总线；高级RISC处理器(ARM)；嵌入式控制器【中图分类号】TP336[文献标识码】N文章编号]1006-

2、141X(2011)01-0009—05ARM-·basedCANCommunicationSystemDesignandImplementationWANGQing—shuang，CAIDong-sheng(ChinaNationalAeronautiaclRadioElectroncicsResearchInstitute，Shanghai200233，China)Abstract：CANisamulti-masterserialbus．DesignandimplementationofARM-basedCANprotocolcommu

3、nicationsys位mischaracterizedbyhighnoiseimmunityandgoodreal-time．Itisasimplesystemwith,highreliabilityandlowdevelopmentcost．Thispaperdescribesthesystemhardwaredesign,softwaredesignandcommunicationtestresults．Keywords：CAN-bus；advancedRISCmachines(ARM)：embeded-controler1引言控制器

4、局域网(CAN：ControllerAreaNetwork)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，其通信速率可达lMbps。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协议最大的特点是废除了传统的站地址·9·编码，而代之以对通信数据块进行编码。采用这种方法的优点可使网络内的节点个数在理论上不受限制

5、，数据块的标识码可由ll位或29位二进制数组成，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，适用于分布式控制系统。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。CAN总线卓越的特性、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March2011V01．42No．1(serialNo．143)航空电子技术AVIONICSTECHN

6、OLOGY到工业界的重视，并已被公认为最有前途的现场总线之一。另外，CAN总线采用了多主竞争式总线结构，具有多主站运行和分散仲裁的串行总线以及广播通信的特点。CAN总线上任意节点可在任意时刻主动地向网络上其它节点发送信息而不分主次，因此可在各节点之间实现自由通信。CAN总线协议已通过国际标准化组织认证，技术比较成熟，性价比高，特别适用于分布式测控系统之间的数据通讯。本设计给出CAN总线通信节点方案，它采用内置CAN总线控制器的AT91SAM7X256作为主控制器，使得该节点体积小、功耗低、抗干扰性好。2CAN总线的硬件设计2．1CAN-bu

7、s网络设计．-、=：CAN-bus网络采用直线拓扑结构，在一个网络上至少存在2个CAN-bus节点。在总线的两个终端各需要安装1个120欧姆终端电阻，如果节点数目大于2，就不再要求安装120欧姆终端电阻。在同一个CAN-bus通讯网络中所有CAN节点的通讯波特率必须一致，同时需要注意计算得出的CAN通讯波特率也仅是适合一个具体数值范围内的通讯波特率。这意味着标称通讯速率为100kbps的CAN节点一般能够与通讯速率为90kbps--110kbps的CAN节点正常通讯。对于干线，其通讯距离与CAN-bus网络通讯波特率成反比，在5kt,ps下

8、能够传输10lⅡII距离，在lMbps下能够传输40m距离。对于支线，其长度一般不应超过3m。图1示出的CAN收发器是驱动CAN控制器和物理总线间的接口，它可以提供对总线的差动发