CAN总线接口电路设计

51 开 发 应 用 CAN(Controller Area Network)即控制局域网，是一 种国际标准的，高性价的现场总线，在自动控制领域具有 [1] 重要作用 。它是德国BOSCH公司为解决现代汽车中众多控 制与测试之间的数据交换开发的一种串行数据通信 协议 离婚协议模板下载合伙人协议 下载渠道分销协议免费下载敬业协议下载授课协议下载 ， 是一种多种方式的串行通信总线，是一种开放式、数字 化、多点通信的控制系统局域网，具有通信速率高、传输 时间短、传输距离远、纠错能力强、控制简单、扩展能力 强以及性价比高等特点。 CAN总线以目前技术条件比较成熟的ISO/OSI模型为基 础，与别的网络相比，它的信息传递的格式为报文，报文 在有限的范围内长度可以不同。当总线空闲时任何已连接 的单元都可以开始发新的报文，报文以全网广播的形式发 散出去，各接收站根据报文的 内容 财务内部控制制度的内容财务内部控制制度的内容人员招聘与配置的内容项目成本控制的内容消防安全演练内容 而不是地址进行判决， 图1 SJA1000内部结构方框图不需在信息中加入地址。 由于现代各种控制和监控的终端一般都是使用计算机 对数据进行分析和处理，所以随着对CAN总线应用的深入和 广泛，CAN总线能以各种灵活的方式接入到计算机，其中 RS-232/CAN，由于其实现简单，工作稳定，成本低，得到 广泛应用，随之而来的是不断推陈出新的总线产品。 1 接口电路设计及器件选择 1.1 CAN控制器的选择 [2] （1）SJA1000的简介。SJA1000控制器 是PHILIPS公司 推出的一种独立CAN控制器，主要用于移动目标和一般工业 环境中的区域网络控制。它是PHLIPS公司PCA82C200控制器 的替代产品，除了PCA82C200的Basic CAN操作模式以外， 还增加了一种新的操作模式PeliCAN，这种模式支持具有很 多新特性的CAN2.0B协议。 （2）SJA1000的内部结构。SJA1000的内部结构方框图 [3] 1所示。 CAN总线接口电路设计 1 2 3 吴 鹏 傅成华 干树川 （1.四川理工学院自动化与电子信息学院，四川 自贡 643000；2.四川理工学院计算机学院，四川 自贡 643000） 摘 要：本文先介绍了CAN总线的主要性能、特点以及在实际工业应用中的基本结构；然后主要针对接口设计问题，就 功能、特性，内部构造，对控制器PCA82C200与其替代产品SJA1000，收发器PCA82C250与CTM8250，做了相应的比较与 说明，并给出了相应的硬件设计和软件 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 图，为后续CAN总线接口电路的应用给出参考。 关键词：CAN总线；接口；控制器；收发器 Abstract:In this paper,firstly,the main performance and characters of CAN bus are presented, including the general structure of the CAN bus used in industry;then to the design of interface, the crucial point, controller PCA82C200 and its substitutes SJA1000,transceiver PCA82C250 and CTM8250 are compared in function,feature and structure.At last, the design of interface is shown on hardware and software, which may help the subsequent application of CAN bus interface. 收稿日期：2009-03-19 修回日期：2009-04-28 作者简介：吴鹏（1982-），硕士研究生，研究方向为自动化控制。 图2 SJA1000与AT89C52的接口电路 Key words:CAN;Interface;Controller;Transceiver 图4 隔离电路图 图3 PCA82C250 图5 CAN接口电路设计图 （3）SJA与AT89C52的接口设计。SJA1000与AT89C52的 平待机模式。 接口电路图2所示。 AT89C52负责SJA1000的初始化，控制SJA1000来实现数 据的接收和发送等通信任务，SJA1000来实现数据的接收和 发送等通讯任务，SJA1000的AD0～AD7连接至AT89C52的 P01～ P07端口， CS连接至 AT89C52的 T0，当 T0为 0时， AT89C52选中SJA1000，并通过访问外部RAM低地址区实现 P0端口的读/写操作，从而对SJA1000相应寄存器执行读/写 操作，从而对SJA1000相应寄存器执行读/写。SJA1000的 RD、 WR、 ALE引 脚 分 别 与 AT89C52的 对 应 引 脚 相 连 ， SJA1000的INT引脚接AT89C52的INT0引脚。AT89C52还可通 过中断方式访问SJA1000。为了增强系统的稳定性，采用双 晶体振荡器，AT89C52采用11.0592MHZ的晶体振荡器， AT89C52选 用 16MHZ的 晶 体 振 荡 器 。 复 位 电 路 可 选 用 DS1232，其输出引脚ARES与SRES分别与AT89C52的RESET引 脚和SJA1000的RESET引脚相连。 1.2 收发器的选择 （1）PCA82C250简介。①PCA82C250的内部结构。 [4] PCA82C250的内部结构框图如图3所示。②PCA82C250 的功 能。82C250驱动电路内部具有限流电路，可防止输出级对 电源，防止负载短路。其次，82C250采用双线差分驱动， 有助于抵制恶劣环境下的瞬变干扰。引脚Rs可用于选择三 种不同的工作模式：高速、斜率控制和待机。在高速工作 模式下，发送器输出级晶体管尽可能快地启动和关闭。为 减低射频干扰，应限制上升和下降的斜率，上升和下降的 斜率可通过由引脚8至地连接的电阻进行控制，斜率正比于 引脚8上的电流输出。若引脚8接高电平，则电路进入低电 52 中国西部科技 2009年5月（上旬）第08卷第13期 第174期总 53 开 发 应 用 为减少环境对8250电路的影响，通常在电路中使用高 2 CAN接口电路设计图 速光耦，如6N137等。接SJA1000，其TX0与RX0不直接与 该设计中采用了两个CAN的收发器，可以测试实际应用 82C250TXD和RXD相连，而是通过高速光耦与82C250相连， 中哪种收发器接收效果更好。如图5所示。 这样就能很好的实现总线上各CAN节点间的电气隔离。 实验数据表明82C250第8脚与地之间的电阻Rs为15- SJA1000通过6N137与82C250相连的隔离电路原理如图4。 200K较为理想。第5脚V 提供了一个V /2的输出电压，是为 ref cc 在设计中，采用两个高速光耦（6N137），实际电气上 了给前面CAN控制器的模拟比较器提供一个参考电压，使比 的隔离，一个由电源隔离模块（+5V转+5V），实现电源上 较器能够准确地读出总线上的位值。如果系统传输距离 的隔离，还需要计算电阻值的大小才能搭建出合理的收发 近，环境干扰小，可以不用电流隔离，这样可直接把 器隔离电路。需要注意的是仅有高速光电耦合器，却没有 82C250的V 端与RX1脚相连，从而简化电路。如果电路采用 ref 电源上的隔离，此时的隔离将失去意义。由于这种方式存 电流隔离，SJA1000的RX1引脚应该输入V /2的电压。 cc 在着体积偏大，成本偏高，采购不便等缺点，因此这里介 3 软件实现 绍一款隔离CAN收发器模块CTM8250。 CAN总线接口的软件设计主要包括三大部分：CAN控制 器SJA1000的初始化设置，报文发送和报文接收。程序流程 图如图6所示。 CAN控制器的初始化是CAN总线系统设计中极为重要的 一部分，是系统正常工作的前提。CAN控制器从上电到能正 常工作，一般需要经过硬件复位和软件配置。SJA1000的初 始化设置是在复位模式下进行的。初始化主要包括工作方 式的设置、接收滤波方式的设置、接收屏蔽寄存器（AMR） 和接收代码寄存器（ACR）的设置、波特率参数设置和中断 允许寄存器IER的设置等。初始化设置后，SJA1000回到工 作状态，进行正常的通信任务。 4 结束语 本文对控制器PCA82C200与其替代产品SJA1000，收发 器PCA82C250与CTM8250，做了相应的比较与说明，并给出 了相应的硬件设计和软件流程图,对CAN总线的实际应用具 有一定的参考价值。 参考文献： [1] 邬宽明.CAN总线原理和应用系统设计[M].北京航空航天大学出 版社,1996. [2] SJA1000 Stand-alone CAN controller. PHILIPS DATA （2）CTM8250模块简介。CTM系列模块是集成电源隔 SHEET. 5-15.离、电气隔离、CAN收发器、CAN总线保护于一体的隔离收 [3] Hank,P. And Junk,E.Application Note: SJA 1000 Stand- 发器模块，该模块TXD，RXD引脚兼容+3.3V或+5V的CAN控制 alone CAN Controller.Philips Semiconductors,1997,6～9. 器发送、接收引脚与CTM模块的发送、接收引脚相连接。 [4] Philip公 司 .PCA82C250 CAN Controller interface.Data CTM8250模块的内部结构可参考图4。 Sheet,2000. 图6 程序流程图 再生空气（一般取自室外或机房）加热 制，室外机组外界环境的变化对其运行工况产生很大影 到达到100℃～130℃后，反向吹入再生扇区。硅胶中已吸 响，在室外温度较低的时候，其压缩制冷系统运行不稳 附的水分被脱附成水蒸气，随着再生空气被风机排走，从 定，而此时如遇潮湿天气，其除湿效果较差，甚至丧失除 而完成了水分的从系统内到系统外的转移。转轮再生后恢 湿能力。而转轮除湿则不受外界环境影响。即使室外温度 复了吸湿能力，转入除湿扇区重新除湿。 在零度以下，依然可以保持很高的除湿能力。 上述的除湿和再生过程是同时发生的，周而复始，保 单台设备处理量大：只要机房条件允许，单台转轮除 3证了除湿机持续稳定的工作状态。 湿的处理风量可以做到50000m /h，也就是说在干球温度 5.2 吸附式转轮除湿使用的优势 TDB=26℃, 相对湿度RH=65%回风工况下，单机最大除湿量 无冷凝水排放的难题：参照第5.1节的吸附式除湿原理 达到380kg/h，这样就可以免除多台冷冻机组集中监控难、 可以看出，在除湿过程中没有冷凝水的产生，其除去的湿 维修故障点多的问题。 负荷是以高温空气的方式通过排风系统由人防工程的排风 使用寿命长：转轮除湿机的核心部件为低转速旋转的 机排出，这样就彻底解决了传统冷冻除湿产生的大量冷凝 硅胶轮体，正常使用寿命在6～8年，如果保养得当，甚至 水在地下排放的难度问题。 可以达到10年。 不受外界环境的影响：冷冻除湿受其制冷原理的限 参考文献：（略） (上接第19页)