can总线技术及其应用

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1、万方数据CAN总线技术及其应用CANbustechnologyanditsapplication韩成浩L2，高晓红1HANCheng—ha01一．GAOXiao—hon91(1．吉林建筑工程学院电气与电子信息工程学院．长春130021；2．吉林大学机械科学与工程学院。长春130022)摘要：CAN总线技术是较实用的现场总线技术。文中分析了CAN总线控制器和驱动器的内部结构和工作原理，介绍了CAN总线技术在智能小区单元门禁控制系统设计中的应用，重点阐述了CAN总线的硬件电路设计和SUAl000总线控制器的初始化和接收、发送报文

2、的软件设计。关键词：CAN总线技术；仲裁机制；报文传输；SJAl000控制器中图分类号：TP211+．5文献标识码A文章编号：1009—0134(2010)02—0146—040引言1986年德国最大的工业企业之一RoberBosch公司首次提出了应用于汽车内各种传感器和执行器之间相互通信的CAN总线(ControllerAreaNetwork)技术以来，以其可靠性、实时性和灵活性强的特点，得到了诸多汽车开发商的青睐。本文介绍了CAN总线的通信协议，分析了CAN总线控制器SJAl000和驱动器PCA82C250的内部结构和工

3、作原理，主要阐述了CAN总线技术在智能小区门禁控制系统中的应用。1CAN总线的特点1．1CAN总线的位数值表示与通信距离CAN总线协议是建立在国际标准组织的开放系统OSI7层互连参考模型基础之上的。其模型结构只有3层，即只取OSI底层的物理层、数据链层和应用层，保证了节点间无差错的数据传输。CAN总线上用“显性”(Dominant)和“隐性”(Recessive)两个互补的逻辑值表示“0”和“1”。如图1所示，VCNA-H和VCAN．L为CAN总线收发器与总线之间的两接口引脚，信号是以两线之间的“差分”电压形式出现。在隐性状

4、态，VCNA—H和VCAN—L被固定在平均电压电平附近，Vdiff近似于0。显性位以大于最小阀值的差分电压表利11。CAN总线的通信距离最远可达]0Km(位速率为5kbps)，通信速率最快可达1Mbps(此时最长通信距离为40m)。时间t图1CAN总线的位数值传输方式1．2报文传输CAN技术的报文传输为多主方式工作，网络上任意节点均可在任意时刻主动地向网络上其它节点发送信息，而不分主从。CAN节点只需通过对报文的标示符滤波即可实现点对点、一点对多点及全局广播等几种方式发送、接收数据。CAN总线的数据传输(报文传输)采用帧格式

5、。按帧格式的不同，分为含有11位标识符的标准帧和含有29位标识符的扩展帧。CAN总线的帧类型分为数据帧、远程帧、错误帧和过载帧。1．3仲裁(Arbitration)只要总线空闲，任何单元都可以开始发送报文。如果两个或两个以上节点同时开始传送报文，救麓日l：2009—07，22基金项目：建设部科研计划资助项目(2007．K9．34)作者简介：韩成浩(1972一)，男，吉林raftl人，副教授，硕士，研究方向为信息采集和处理技术及智能控制。11461第32卷第2期2010—2万方数据那么就会有总线访问冲突。通过使用标识符的逐位仲

6、裁可以解决这个冲突。仲裁的机制确保了报文和时间均不损失。当具有相同标识符的数据帧和远程帧同时发送时，数据帧优先于远程帧【2I。在仲裁期间，每一个发送器都对总线进行监测，如果发送和接收电平相同，则该节点可以继续发送报文。比如发送的是一“隐性”电平，而监视到的是一“显性”电平，那么这个节点就失去了仲裁，必须退出发送状态。2CAN总线控制器和驱动器2．1CAN总线控制器SJAl000的内部结构CAN总线控制器主要保证数据链路层和物理层的通信质量。SJAl000是一种独立的CAN总线控制器。SJAl000的内部结构如图2所示。控制总

7、线8位地Jht／数据总线接口管理逻辑报文缓冲器发送【缓冲器网l缓冲器l位流处理器验收滤波器内部总线位时序逻辑错误管理逻辑TXOTXlRX0RXl图2SJAIooo内部结构图各功能模块的作用如下：接口管理逻辑(IML)负责解释来自CPU的命令，控制CAN寄存器的寻址，向主控制器(CPU)提供中断信息和状态信息。发送缓冲器(TXB)是CPU和位流处理器(BSP)之间的接口，负责存储发送到CAN总线上的一条完整的报文。发送缓冲器的长度为13个字节，由CPU写入、位流处理器读出。接收缓冲器(RXB、长度为13个字节)是验收滤波器和C

8、PU之间的接口，用来存储从CAN总线上接收并被确认的信息。作为接收FIFO(RXFIFO，长度为64字节)的一个窗口，接收缓冲器可被CPU访问。CPU在接收FIFO的支持下，可以在处理一条报文的同时接收其他报文。验收滤波器(ACF)将一条接收到的报文标识码与验收滤波器中的预设值相比较，以决