基于c8051f040地can总线智能节点设计2

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1、基于C8051F040的CAN总线智能节点设计2007-03-31    嵌入式在线    收藏

2、打印　　“X型火控系统”根据实际需要采用了CAN总线方式来实现其内部单体间的通信。CAN总线是一种用于各种设备检测及控制的现场总线，它是一种多主总线，在高速网络和低成本的节点系统中应用都很广泛。　　CAN总线与一般的通信总线相比，它的数据通信具有突出的可靠性、实时性和灵活性。其特点如下：　　*可以多主方式工作。　　*CAN节点只需对报文的标识符滤波即可实现点对点、一点对多点及全局广播方式发送和接收数据。　　

3、*CAN总线通信格式采用短帧格式。　　*采用非破坏性总线仲裁技术。　　*直接通信距离最大可达10km(速率5kb/s以下)，最高通信速率可达1Mb/s(此时距离最长为40m)，节点数可达110个，通信介质可以是双绞线、同轴电缆或光导纤维。　　*CAN总线采用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。　　C8051F040及其内部CAN控制器　　C8051F040内部集成有CAN控制器，主要由CAN内核、消息RAM、消息处理单元和控制寄存器组成，图１为C8051F040集成CAN的结构

4、图。　　图1中，CAN内核由CAN控制器和负责消息收发的内部寄存器组成，消息RAM用于存储消息目标和每个目标的仲裁掩码，并且每一个消息目标都有它自己的识别掩码，所有的数据传输和接收滤波都是由CAN控制器完成的。消息处理单元用于根据寄存器中的信息来控制CAN内核中移位寄存器和消息ＲＡＭ之间的数据传递，同时它还可用来管理中断的产生。图1C8051F040集成CAN的结构图　　CAN内部寄存器中存储了所有CAN的控制和配置信息，其中包括控制寄存器、状态寄存器、设置波特率的位定时寄存器、测试寄存器、错误计数器和

5、消息接口寄存器。通常CAN内核不能直接访问消息RAM，而必须通过接口寄存器IF1或IF2来访问。　　另外，CIP-51的SFR并不能直接访问CAN内部寄存器的所有单元，其配置CAN、消息目标、读取CAN状态以及获取接收数据、传递发送数据都由SFR中的６个特殊寄存器来完成。其中CAN0ＣＮ、CAN0TST和CAN0STA３个寄存器可直接获取或修改CAN控制器中对应的寄存器，而CAN0DATH、CAN0DATL、CAN0ADR３个寄存器主要用来访问修改其它不能直接访问CAN内部寄存器，其中CAN0ADR用来

6、指出要访问寄存器的地址，CAN0DATH、CAN0DATL这时就相当于要访问的１６位寄存器的高、低字节的映射寄存器，而对它们的读写则相当于对所指向寄存器的读写。图２给出了CIP-51如何访问CAN中控制寄存器和每个消息的路径图。图２CIP-51访问CAN中控制寄存器和每个消息的路径图　　基于C8051F040的CAN智能节点设计　　由于CAN总线采用多主方式工作，所以CAN总线系统具有与DCS(分布式控制系统)不一样的拓扑结构。图3所示是某型火控系统的总线系统结构。该系统结构最大的特点就是所有的节点都能

7、以平等的地位挂接在总线上。CAN总线智能节点之间能够相互进行通信，以完成数据交换。一个智能节点通常至少包括三个部分，即负责节点任务控制的单片机、总线控制器及总线收发器。由于C8051F040单片机为内部集成有CAN控制器，因此智能节点主要由C8051F040和CAN收发器TJA1050组成。图3某型火控系统的CAN总线结构　　图4是一个以C8051F040为核心的智能节点硬件框图。由于C8051F040集成的是CAN控制器，要使CAN总线得以运行，还需外加CAN总线收发器，常用的CAN总线收发器有Phi

8、lips公司的PCA82C250收发器、高速TJA1050收发器等。　　本系统采用了TJA1050高速CAN收发器来替代传统的PCA82C250收发器，TJA1050具有电磁辐射低、防短路、不上电时对总线无影响等特点，它的引脚Ｓ可以选择高速或静音两种模式，并可由C8051F040的P4.0控制，CAN总线上两端节点8一般加上两个60W的电阻和47nf的电容对信号吸收，以避免信号反射。为了进一步提高系统的抗干扰能力，在CAN控制器引脚CANTX、CANRX和收发器TJA1050之间并不是直接相连，而是通过

9、由高速光耦6N137构成的隔离电路后再与TJA1050相连，这样就可以很好的实现总线上各节点的电气隔离。这部分增加了节点的复杂性，但它却提高了节点的稳定性和安全性。图4智能节点硬件框图　　CAN智能节点主要完成的任务是：将相关数据数传送给其它节点，同时从总线上接收本节点所需要的数据。因此智能节点的CAN通信主要包括系统初始化程序、发送程序、接收程序等。在本例中，系统软件采用结构化程序设计方案，使其具有较好的模块性和可移植性，对于不同的系统功