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CAN总线课程设计.doc

发布时间：2022-06-12 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：0.82M 资料格式：doc 举报 版权申诉
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    2 西安郵電大学 现场总线课程设计报告书 系 部 名 称 ： 自动化学院 学 生 姓 名 ： 2 号：陈浩 6 号：韩兆斌 27 号：王飞 34 号：朱博涛 专 业 名 称 ： 自动化 班 时 级 ： 自动化 1402 间 ： 2017 年 3 月 13 日 至 2017 年 3 月 24 日
    CAN/RS232 网关节点设计 一、 设计要求： 利用单片机，SJA1000，MAX232 设计网关节点，收集各个 CAN 节 点数据。并上传至上位机，并下达命令。要求： 1、CAN/RS232 信号转换； 2、解析 CAN 协议，采集各 CAN 节点数据； 3、将节点数据打包上传至上位机。 二、设计方案分析 1、方案设计： 1.1、系统电路设计思路 本设计由 80C51 单片机作为主控制器进行 CAN 数据的接受以及 RS232 协议的转换。电路主要由 80C51 主控制器、CAN 控制器和收发 器、MAX232 控制器、电源构成。STC89C51 将 CAN 控制器从总线上收 到的数据进行协议转换，然后将数据封装成 RS232 协议发送到 TTL, 串到上位机。同时将从 MAX232 收到的信号发送到 CAN 控制器，CAN 收发器再传递到 CAN 总线上，完成整个过程。单片机通过 CAN 总线 控制器、CAN 驱动器连接至 CAN 总线，与总线的其他节点通信，实现 对信息的采集以及传送。同时通过上位机发送命令控制总线的数据传 输。
    1.2、系统原理框图 1.3、实验器材： AT89C51、SJA1000、MAX232、TJA1050。 2、背景知识介绍： AT89C51 是一种带 4K 字节 FLASH 存储器的低电压、高性能 CMOS 8 位微处理器。是一种带 2K 字节闪存可编程可擦除只读存
    储器的单片机。由于将多功能 8 位 CPU 和闪烁存储器组合在单 个芯片中，ATMEL 的 AT89C51 是一种高效微控制器，AT89C2051 是它的一种精简版本。AT89C51 单片机为很多嵌入式控制系统提 供了一种灵活性高并且价廉的方案。 89C51 是一种带 4K 字节闪 烁可编程可擦除只读存储器的低电压、高性能 CMOS8 位微处理 器 ，俗称单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除 100 次。该器件采用 ATMEL 高密度非易失存储器制造技术制造，与 工业标准的 MCS-51 指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能 8 位 CPU 和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL 的 89C51 是一种 高效微控制器，89C2051 是它的一种精简版本。89C51 单片机为 很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。 图 2.2 单片机 80c51 引脚图 2.2、SJA1000 控制器介绍 SJA1000 是一种独立控制器，用于移动目标和一般工业环 境中的区域网络控制(CAN)，它是 PHILIPS 半导体 PCA82C200 CAN
    控制器 BasicCAN 的替代产品而且它增加了一种新的工作模式 PeliCAN, 这种模式支持具有很多新特性的 CAN 2.0B 协议。 图 2.3 CAN 控制器 SJA1000 图 SJA1000 控制模块： 1.接口管理逻辑 IML 接口管理逻辑解释来自 CPU 的命令控制 CAN 寄存器的寻址向主 控制器提供中断信息和状态信息。 2.发送缓冲器 TXB 发送缓冲器是 CPU 和 BSP 位流处理器之间的接口能够存储发送 到 CAN 网络上的完整信息缓冲器长 13 个字节由 CPU 写入 BSP 读出。 3.接收缓冲器 RXB RXFIFO 接收缓冲器是验收滤波器和 CPU 之间的接口用来储存从 CAN 总 线上接收和接收的信息接收缓冲器 RXB 13 个字节作为接收 FIFO
    RXFIFO 长 64 字节的一个窗口可被 CPU 访问 CPU 在此 FIFO 的支持 下可以在处理信息的时候接收其它信息 4.验收滤波器 ACF：验收滤波器把它其中的数据和接收的识别码 的内容相比较以决定是否接收信息在纯粹的接收测试中所有的信息 都保存在 RXFIFO 中 5. 位流处理器 BSP：位流处理器是一个在发送缓冲器 RXFIFO 和 CAN 总线之间控制数据流的程序装置它还在 CAN 总线上执行错误检 测仲裁填充和错误处理 6.位时序逻辑 BTL：位时序逻辑监视串口的 CAN 总线和处理与总 线有关的位时序它在信息开头弱势-支配的总线传输时同步 CAN 总线 位流硬同步接收信息时再次同步下一次传送软同步 BTL 还提供了可 编程的时间段来补偿传播延迟时间相位转换例如由于振荡漂移和定 义采样点和一位时间内的采样次数 7. 错误管理逻辑 EML：EML 负责传送层模块的错误管制它接收 BSP 的出错报告通知；BSP 和 IML 进行错误统计 2.3、MAX232 介绍 MAX232 芯片是美信(MAXIM)公司专为 RS-232 标准串口设计的 单电源电平转换芯片，使用+5v 单电源供电。器件特别适合电池 供电系统，这是由于其低功耗关断模式可以将功耗减小到 5uW 以 内。MAX225、MAXX233、MAX235 以及 MAX245/MAX246/MAX247 不需
    要外部元件，推荐用于印刷电路板面积有限的应用。MAX220– MAX249 系列线驱动器/接收器，专为 EIA/TIA-232E 以及 V.28/V.24 通信接口设计，尤其是无法提供±12V 电源的应用。 图 2.3 max232 引脚图 2.4、TJA1050 收发器介绍 TJA1050 是 Philips 公司生产的，用以代替 82c50 的高速 CAN 总 线驱动器。该器件提拱了 CAN 控制器与物理总线的差动发送和接受功 能。 TJA1050 除了具有 82c50 的主要特性以外，在某些方面的性能 还做了很大的改善。如下图 2.4 所示： 图 2.4 TJA1050 引脚图
    三、硬件设计： 1、系统总电路： 系统电路由两个 CAN 节点组成，其中一个为发送节点，另一个为 接收节点。在发送节点电路模块设有单片机最小系统（包括时钟电路 和复位电路）、SJA1000 控制器、max232、TJA1050 等模块，在接收 节点设有单片机最小系统、显示电路。SJA1000T 是集成的独立 CAN 控制器，它负责完成 CAN 总线通信协议的物理层和数据链路层的功 能。两个节点通过 CAN 总线实现数据实时通信。如下图所示： 2、单片机最小系统 单片机最小系统由单片机STC89C51、时钟电路和复位电路构成。 单片机的P2口和控制器的地址/数据口相连，并作为CAN控制器的片选 控制端口，P0口作为键盘输入和报警控制端口，P1口作为显示输出端 口，P3.2口记录来自湿度传感器的脉冲信号，外部中断INT0接收CAN
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