CAN总线通信接口及程序设计毕业设计
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毕业设计方案论证1、设计课题:基于CAN总线的汽车信号与照明系统设计2、CAN总线与其他总线的区别:(1)其它总线:总线是指计算机各功能部件之间传送信息的公共通信干线,它是由导线组成的传输线束。
随着信息技术的发展,如今存在多种总线,如FSB总线(前端总线),HT总线(高速串行总线),QPI总线(快速通道互联),DMI总线(直接媒体接口),CAN总线。
FSB总线:是将中央处理器(CPU)连接到北桥芯片的系统总线,它是CPU和外界交换数据的主要通道。
前端总线的数据传输能力对计算机整体性能影响很大,如果没有足够带宽的前端总线,即使配备再强劲的CPU,用户也不会感觉到计算机整体速度的明显提升,目前前端总线CPU 与内存、频率存在冲突。
HT总线:为K8平台专门设计的高速串行总线,现在使用的企业还是很少。
QPI总线:用来实现芯片之间的直接互联。
DMI总线:直接媒体接口。
(2)CAN总线在自动化设施的通讯中,CAN总线具备十分广泛的运用,特别是在智能化、自动化等领域具备更加广泛的应用,而且CAN总线的功能也在不断的改进当中。
当前,CAN总线的研究通常包含下面几方面:1) CAN总线应用系统。
在汽车行业,CAN总线具备十分广泛的应用,世界上许多先进的汽车生产厂商,例如劳斯莱斯、法拉利、保时捷、奔驰等多种品牌的汽车,都运用了CAN总线技术。
由于CAN总线具备十分独特的优势,不仅在汽车行业得到了广泛的使用,还在许多工业智能化、自动化领域取得了很大的进展。
按照工业生产的实际要求,许多公司都以CAN总线为基础开发了功能强大的系统,例如以CAN总线为基础的振动智能检测仪等,在实际工作中都取得了飞速的发展。
2) CAN总线芯片控制。
自从CAN总线被广泛应用于系统的设计当中,许多厂家都设计了能够兼容CAN总线的各种芯片。
例如,1987年,英特尔公司设计的82526 CAN总线芯片,在硬件上首次实现了CAN总线协议。
之后,菲利普公司也开发了PCA82C200 CAN总线芯片,使得CAN总线芯片取得了进一步发展。
基于单⽚机的考勤管理系统毕业设计+程序附录摘要“考勤管理系统”是以RFID射频卡为信息识别载体的适⽤于企业单位或学校的考勤管理系统。
本系统可使⽤⼈单位摆脱繁琐、低效的签到模式。
识别⼯作不受环境的影响,操作⽅便快捷,具有防污、防⽔、加密存储等优点。
结合⽹络通信技术和单⽚机技术,实现了企业和单位的⾃动考勤和对考勤数据的分析处理,节约了考勤时间,提⾼了考勤效率并提⾼了考勤的准确率,促进了企业单位的考勤管理信息化⽔平的发展。
硬件部分我们采⽤瑞⼠微电⽣产的EM4095构成的射频读卡电路。
该芯⽚具有成本低,⼯作稳定,精确的采样点等优点。
单⽚机采⽤51系列。
通过CAN总线⽅式与单⽚机互相通信。
读卡电路输出信号有单⽚机识别出卡号利⽤单⽚机与上位机之间进⾏232通信,实时上传数据,传送到PC机⾏处理。
PC主要实现功能进⾏检测卡号数据。
硬件部分我们采⽤瑞⼠微电⽣产的EM4095构成的射频读卡电路。
该芯⽚具有成本低,⼯作稳定,精确的采样点等优点。
单⽚机采⽤51系列的AT89C52。
软件部分分为读卡识别、CAN通信、AT89C52单⽚机与上位机通信、报警,PC⽅检测处理等。
本设计采⽤的单⽚机开发环境为:AVR开发环境为CodeVisionAVR C Compiler,AT89C52开发环境为Keil uVision2。
关键词:考勤管理系统;射频技术;单⽚机;CAN通信;232通信;SPI 通信。
Abstract"Attendance Management System" is based on RFID radio frequency identification card information carrier for business or school attendance management system. The system can use one unit to get rid of cumbersome, inefficient attendance patterns. Identification work from the environment, easy to operate, with a stain resistant, waterproof, encrypted storage and so on. Combined with network communication technology and single-chip technology, the enterprises and units of automatic attendance and attendance data analysis and processing, saving time and attendance time, improve efficiency and increase attendance attendance accuracy, promote the enterprise information management units attendance level of development.We use the hardware part of the Swiss micro-electric production constituted EM4095 RF reader circuitry. The chip has a low cost, stable, accurate sampling points, and so on. Microcontroller with 51 series. Way with the microcontroller through the CAN bus communicate with each other. Reader circuit output signals using microcontroller microcontroller identifies the card number between 232 and PC communication, real-time upload data transfer to a PC for processing. The main achievement of functional testing PC card data.We use the hardware part of the Swiss micro-electric production constituted EM4095 RF reader circuitry. The chip has a low cost, stable, accurate sampling points, and so on. SCM Series 51 AT89C52.Software part is divided into reader identification, CAN communication, AT89C52 microcontroller and PC communication, alarm, PC side detection processing.This design uses a microcontroller development environment: A VR development environment for CodeVisionA VR C Compiler, AT89C52 development environment for the Keil uVision2.Keywords:Attendance Management System; RF Technology; SCM; CAN Communication; 232; SPI Communication.⽬录摘要 (1)Abstract (2)第⼀章绪论 (1)第⼆章硬件部分设计 (3)2.1 EM4095射频芯⽚部分 (3)2.1.1 射频芯⽚选型依据 (3)2.1.2 EM4095射频芯⽚简介 (4)2.1.3 EM4095结构原理 (5)2.1.4 磁卡与EM4095之间ISO14443协议 (7)2.1.5 EM4095与单⽚机连接原理图 (14)2.2 AVR单⽚机部分 (16)2.2.1 单⽚机选型依据 (13)2.2.2 ATMEL单⽚机简介 (14)2.2.3 AT89C52原理图部分 (14)2.3 DS1302实时时钟部分 (16)2.3.1 DS1302芯⽚简介 (17)2.3.2 SPI简介 (17)2.3.3 DS1302与AVR单⽚机连接原理图 (18)2.4 CAN总线部分 (19)2.4.1 CAN总线简介 (19)2.4.2 硬件部分的选型 (19)2.4.3 原理图及其解析 (19)2.5.1 MAX232简介 (21)2.5.2 MAX232与51单⽚机连接原理图 (22)2.6 显⽰部分 (22)2.6.1 显⽰原理说明 (22)2.7 AT89C52部分 (23)2.7.1 AT89C52单⽚机硬件结构 (23)2.7.2 AT89C52单⽚机CPU电路图 (24)第三章软件部分 (26)3.1 AVR单⽚机环境介绍 (26)3.2 AT89C52 单⽚机开发环境介绍 (26)3.3 AVR单⽚机读卡部分 (26)3.3.1 程序实现简介 (26)3.3.2 SPI通信简介 (26)3.3.3 实现功能 (26)3.3.4 EM4095读卡程序流程图 (27)3.3.5 参考程序 (27)3.4 AVR发送数据部分 (27)3.4.1程序实现简介 (28)3.4.2 实现功能 (28)3.4.3 程序流程图(见下⼀页) (28)3.4.4 程序代码 (29)3.5 AVR控制DS1302部分程序 (34)3.5.1 程序实现简介 (34)3.5.2 功能描述 (34)3.5.3 程序流程图(见下⼀页) (34)3.5.4 程序代码 (35)3.6 AT89C52接收CAN数据部分程序 (40)3.6.1 程序实现简介 (40)3.6.2 功能描述 (40)3.6.3 程序代码 (40)3.7 AT89C52与PC机之间通信部分程序 (40)3.7.1 程序实现简介 (40)3.7.2 功能描述 (40)3.7.3 程序代码 (41)参考⽂献 (45)致谢 (47)第⼀章绪论背景考勤管理系统的研究背景随着信息化建设的不断发展,磁卡得到普遍的推⼴,⼤部分采⽤RFID射频技术,通过射频信号⾃动识别⽬标对象获取数据,识别⼯作不受环境的影响,操作⽅便快捷,具有防污、防⽔、加密存储等优点,较传统的接触式IC卡,具有明显的优势,被⼴泛应⽤在⾝份识别、消费等各项服务上,为企业或单位的管理以及⼈们的⽣活提供极⼤的便利。
理工大学毕业设计说明书(论文)作者: 学号:学院(系):机械工程学院专业: 机械设计制造及其自动化题目: 汽车CAN总线技术研究目次1绪论 (4)1.1 汽车CAN总线技术的研究意义 (4)1.2 汽车CAN总线技术的发展现状 (4)1.3 本课题的主要研究内容和方法 (6)2 CAN总线系统总体方案设计 (8)2.1 系统方框图 (8)2.2 CAN总线主要参数的选择 (9)2.3 CAN总线应用层的定义 (12)2.4 程序设计方法选择 (12)3 基于单片机的CAN节点的CAN接口设计 (13)3.1 接口硬件设计 (14)3.1.1接口元器件选择 (15)3.1.2 接口电路图设计 (15)3.2 接口软件设计 (15)3.2.1 初始化子程序的设计 (15)3.2.2 发送子程序的设计 (16)3.2.3 接收子程序的设计 (16)4 基于单片机的CAN节点的功能部分设计 (18)4.1功能部分硬件设计 (18)4.1.1元器件的选择 (18)4.1.2电路图的设计 (18)4.2功能部分软件设计 (19)4.2.1 PWM调速软件设计 (19)4.2.2计数测速软件设计 (19)5 基于PC机的CAN节点的设计 (21)5.1 LPT-CAN接口卡 (21)5.2 接口函数库 (21)5.3应用软件的MFC设计 (21)6 系统构建与性能检测 (23)6.1 系统构建和调试 (23)6.2 系统性能检测 (24)7 汽车车身CAN解决的方案 (26)8 摩托车CAN总线解决方案 (28)9 CAN总线本科教学建议 (30)结论 (31)致谢 (32)参考文献 (34)附录A 节点电路图 (36)附录B 部分源码 (37)附录C 系统调试 (41)1 绪论1.1汽车CAN总线技术研究的意义随着汽车电子技术的不断发展,汽车上的电子装置越来越多。
较高档的汽车中,电子系统的成本已经超过总成本的20%,并且增长很快。
基于STM32的毕业设计与功能模块1. 简介毕业设计是大学生最后的学业总结和展示,具有很高的实践性和综合性。
基于STM32的毕业设计越来越受到学生们的青睐,因为STM32作为一款功能强大的微控制器,具有丰富的外设和灵活的应用,可以满足各种设计需求。
本文将通过深入探讨基于STM32的毕业设计与功能模块,来帮助大家更好地理解这一主题。
2. STM32微控制器简介STM32是由意法半导体(STMicroelectronics)推出的32位RISC微控制器系列产品,具有低功耗、高性能、丰富的外设以及灵活的应用特点。
在毕业设计中,选择STM32作为核心控制器,可以为设计提供强支持,满足各种功能模块的要求。
3. 功能模块的选择在基于STM32的毕业设计中,功能模块的选择至关重要。
通常情况下,需要根据具体的设计需求来选择相应的功能模块,例如:电源模块、通信模块、传感器模块等。
在这里,我们可以结合具体的毕业设计案例来进行分析和讨论。
4. 电源模块设计电源模块是毕业设计中不可或缺的部分,它为整个系统提供稳定的电源供应。
在基于STM32的毕业设计中,选择合适的电源模块对于整个系统的稳定性和可靠性至关重要。
可以选择线性稳压电源模块或者开关电源模块,根据具体的设计需求来进行选择和设计。
5. 通信模块设计通信模块在现代的毕业设计中占据着重要地位,它可以实现系统与外部设备的数据交互和信息传输。
在基于STM32的毕业设计中,可以选择串口通信模块、CAN总线通信模块或者无线通信模块,根据具体的应用场景和通信距离来进行选择和设计。
6. 传感器模块设计传感器模块在毕业设计中也扮演着重要的角色,它可以实现对各种环境参数的检测和监控。
在基于STM32的毕业设计中,可以选择温湿度传感器模块、光照传感器模块或者姿态传感器模块,根据具体的检测参数和精度要求来进行选择和设计。
7. 毕业设计案例分析以某智能家居控制系统为例,该系统基于STM32微控制器,包括电源模块、通信模块和传感器模块。
[完整版]基于CAN总线的温度检测系统毕业论文毕业设计(论文)材料之二(1)毕业设计(论文)专业:题目:基于CAN总线的温度检测系统作者姓名:导师及职称:导师所在单位:2021年 6 月 16 日- 1 -本科毕业设计(论文)任务书2021 届专业学生姓名:Ⅰ 毕业设计(论文)题目中文:基于CAN总线的温度检测系统英文:The Temperature Monitor System Based on CAN BusⅡ 原始资料[1] 李华,MCS-51系列单片机实用接口技术[M],北京航空航天大学出版社,1998[2] 胡汉才,单片机原理及接口技术[M],北京:清华大学出版社,1996 [3 ] 王树勋,王朝玉,张新发MCS-51单片微型计算机原理与开发[M] 北京:机械工业出版社,1989[4 ] 张凤登现场总线技术与应用[M],北京:科学出版社 2021[5 ] 饶云涛,邹继军,郑勇芸现场总线CAN原理与应用技术[M],北京:北京航空航天大学出版社,2021.6[6 ] 程希明,CAN现场总线数据采集系统设计方案[J] 自动化仪表,2021:21-25Ⅲ 毕业设计(论文)任务内容1、课题研究的意义由于CAN总线具有多主方式工作、非破坏总线仲裁、直接通讯距离远、通信介质灵活、性价比高等特点,其应用范围目前已不再局限于汽车行业,而扩展到了机械工业、纺织机械、农业机械、机器人、数控机床、家用电器等领域发展。
CAN已经形成了国际标准,并已被公认为集中最有前途的现场总线之一。
对于CAN总线的开发具有重要的现实意义。
2、本课题研究的主要内容:此次毕业设计研究的内容是基于CAN总线的温度检测系统利用AT89S51单片机、SJA1000CAN控制器设计开发基于智能节点的CAN网络,实时监测各个节点状态并发送状态信息。
3、提交的成果:(1)毕业设计(论文)正文;(2)原理图及主程序;(3)一篇引用的外文文献及其译文;(4)10篇主要参考文献的题录及摘要。
南京工业大学毕业设计任务书学院专业年级学生姓名任务下达日期:2005 年12 月20 日毕业设计日期:2006 年2月20 日至2006 年 6 月20日毕业设计题目:基于CAN总线的智能压力传感器毕业设计专题题目:毕业设计主要内容和要求:1、了解目前压力监测装置的应用现状及发展趋势;2、了解CAN总线的原理、特点;3、设计一种基于CAN总线的智能压力传感器,使之具有数据存储、显示、报警、修改上下限报警值以及通信功能;要求硬件配置方面包括微控制器模块、压力传感器模块、数码管显示模块、通信模块及仪表的抗干扰措施的设计;软件方面包括初始化模块、数据采集模块、数据处理模块、LED显示模块、通信模块及控制模块等相应程序以及总程序的编写; 最后进行软硬件仿真调试。
院长签字:指导教师签字:指导教师评语(①基础理论及基本技能的掌握;②独立解决实际问题的能力;③研究内容的理论依据和技术方法;④取得的主要成果及创新点;⑤工作态度及工作量;⑥总体评价及建议成绩;⑦存在问题;⑧是否同意答辩等):成绩:指导教师签字:年月日评阅教师评语(①选题的意义;②基础理论及基本技能的掌握;③综合运用所学知识解决实际问题的能力;③工作量的大小;④取得的主要成果及创新点;⑤写作的规范程度;⑥总体评价及建议成绩;⑦存在问题;⑧是否同意答辩等):成绩:评阅教师签字:年月日南京工业大学毕业设计答辩及综合成绩摘要针对目前我国煤炭安装生产中液压支架监测系统传统测量方法存在的种种不足,从煤矿综合机械化采煤的特殊环境出发,提出了一种基于CAN总线的智能压力传感器。
本文针对总线型仪表的要求,选用了PIC系列的带有CAN总线接口的18F458单片机,开发了一种基于CAN总线的智能压力传感器。
本论文主要介绍了:首先对CAN总线进行详细的介绍;然后在硬件配置方面加以介绍,包括微控制器模块、传感器模块、显示模块、通信模块;接着从软件方面加以介绍,包括初始化模块、A/D转换模块、修改报警上下限模块、LED显示模块、通信模块以及软件抗干扰措施的编写,即给出了系统总的程序流程图和各子程序流程图。
室内设计论文题目1、虚拟现实技术在室内设计装修中的应用2、论软装饰在室内设计中的重要性3、现代室内设计中人性化空间室内设计应用研究4、室内设计公司的市场营销战略5、基于环境心理学的学习空间室内设计6、格式塔意向下的设计创意——以室内设计思维与装饰材料运用为例7、绿色生态设计理念在室内设计中的应用研究8、现代酒店室内设计中城市文化特色的体现——以上海浦东文华、南京万达嘉华、昆明洲际酒店为例9、“茶禅一味”室内设计审美意境研究10、现代中式室内设计中茶元素的运用11、传统茶楼室内设计研究12、江南地区新建博物馆室内设计地域性表达13、关于室内空间设计与室内设计风格探讨14、陕北窑洞生态美学对现代室内设计的启示15、陈设艺术在室内设计中的运用16、环境设计专业室内设计方向人才培养技能标准研究17、浅析大数据背景下室内设计的发展现状及趋势18、茶馆室内设计中地域文化的运用探析19、论室内设计中传统文化氛围营造——以茶室体验设计为例20、论茶文化元素在新中式室内设计中的应用21、探究茶文化在酒店室内设计中的运用22、基于绿色设计理念的室内设计探究23、室内设计中闽南红砖厝乡土材料的开发与再利用24、高职院校现代学徒制工作室教学模式研究——以室内设计专业为例25、从你的全“室”界路过——重庆新华协信中心售楼处室内设计26、塑料类装潢材料在室内设计中的应用分析27、互联网信息时代下室内设计与智能家居结合的实践与研究28、小议全球化下的室内设计国际化29、工匠、文人的互动与晚明江南雅宅室内设计30、茶艺苑主题室内设计31、我国室内设计的现状及发展趋势的探讨32、基于三维视觉的室内设计虚拟现实方法研究33、贵州蜡染艺术在室内设计中的应用34、韩美林艺术馆建筑与室内设计探析35、灯光在室内设计中的研究与运用36、基于“玻璃链”语境的玻璃材料在室内设计中的应用——以“G+畅想曲”婚庆酒店为例37、新中式室内设计风格研究——“古韵”之商周风格38、新中式“古韵”系列室内设计初探39、基于东北地域文化特色室内设计课程群教学体系改革40、浅谈纤维艺术在室内设计中的应用41、传统文化融入茶馆室内设计的路径研究42、试析设计心理学在室内设计中的应用43、室内设计中创意思维的研究44、高职院校现代学徒制课程体系构建与实践——以建筑室内设计专业为例45、主题餐饮空间室内设计的研究46、绿色设计理念在室内设计中的应用研究47、VR技术支持下室内设计专业教学方法的创新48、WeWork室内设计主管布里特妮·哈特访谈49、将绿色生态理念引入室内设计50、虚拟室内设计展示平台的云安全问题研究软件设计毕业论文题目1、基于PVDF压电薄膜的动态称重系统的研发2、智能快递分拣系统设计3、城市交通污染物扩散速度自动检测软件设计研究4、风光互补路灯控制器的设计5、基于数据挖掘技术的电力调度系统设计与实现6、概念格在软件工程中的应用研究7、有源射频识别系统的设计与实现8、基于KEA芯片的直立电磁小车设计9、基于移动互联网的办公自动化系统设计10、某控制系统在线加载软件设计11、BMS中基于MKEZ芯片的CAN总线通信模块设计12、大气痕量气体差分吸收光谱仪地面数据评价软件设计13、基于能量流的风电机组异常运行状态预警软件设计14、无线衰落信道建模仿真软件设计15、注射机脱模检测控制系统设计16、利用短信提醒的车载酒驾装置的软件设计17、基于LabVIEW技术的发动机检测系统的软件设计18、基于单片机的简单滚动字符广告牌电控系统设计19、深拖式地震数据采集记录系统软件设计与实现20、基于LabVIEW的图像处理自动报靶软件设计21、一种数字式飞机高压直流发电机的电压调节器设计22、智能电能表全寿命周期质量监控预警系统的软件设计23、一种高效的经验回放模块设计24、基于DSP的滑油在线屑末监测器软件设计25、区域站现场核查数据处理设计与软件实现26、军用软件组件化设计方法研究27、高空台进排气控制系统软件设计28、基于LabVIEW的工程机械电器智能化控制软件设计与开发29、基于微机监测的故障信号研究与应用30、基于NB-IoT的污水管道气体远程监测装置设计31、基于有效介质理论的物理性能计算模型的软件实现32、大型矿山企业机电设备运行故障智能检测系统设计33、系统工程方法在计算机软件设计中的应用与研究34、内燃机车PLC控制系统及优化方式分析35、节能空调控制器的设计与应用36、目标协同跟踪系统图像监控软件流程设计37、基于BM的B总线通信软件设计38、基于ZigBee的农业信息系统研究39、基于VB及模块化的道路机械热工计算软件设计40、基于AR的计算机实验教学软件设计41、基于云计算的酒店信息化管理系统建设42、面向“三检合一”的道路货运车辆检测软件设计43、基于QT的电台可视化人机交互软件设计与实现44、基于Labwindows/CVI的T/R模块自动化测试与数据分析软件设计45、基于LabVIEW的超导状态实时电压与温度监测软件设计46、简易液位测控系统设计47、乌海市广播电视公共服务管理软件设计48、基于WPF技术的无人机地面站软件设计与实现49、电磁场与微波技术多媒体动画教学演示软件开发50、低功耗广域配用电通信系统架构与软件设计环境艺术毕业设计论文题目1、环境艺术设计教学新模型及教学控制体系研究2、中国风水与环境艺术3、青岛近代别墅建筑及其环境艺术研究4、珠江三角洲村镇住区环境艺术设计研究5、中国传统建筑中的吉祥文化及其在现代环境艺术设计中的应用研究6、软装饰材料在室内环境艺术设计中的应用研究7、在民间艺术中探寻现代环境艺术的传承与再开发8、城市地下公共空间环境艺术研究9、论城市视觉环境艺术与可持续发展10、古树文化与环境艺术设计11、环境艺术设计与精神生态12、《全国中文艺术设计类期刊等级鉴定研究--环境艺术部分》13、中国传统装饰要素的文化分析及其在现代环境艺术设计中的运用14、环境艺术与壁画装饰15、壁画与环境16、论地域特征与环境艺术设计的内在关系17、市政设施环境艺术小品设计研究18、环境艺术设计专业人才培养的分析与对策19、环境艺术设计材料馆学学科建设研究20、图书馆建筑的环境与艺术设计研究21、竹文化在环境艺术中的运用与研究22、环境艺术中传统休闲文化之研究23、生态城市规划中环境艺术设计的研究24、环境艺术设计在继续教育中的发展探讨25、传统民居装饰在现代环境艺术设计中的应用研究26、虚拟现实技术在环境艺术设计中的应用研究27、竹资源在环境艺术设计中的运用28、少数民族建筑元素在现代环境艺术设计中的应用探索29、宁夏地区高校环境艺术设计教育现状调查与发展研究30、浅析环境陶艺与公共环境艺术31、环境艺术设计中“生长型设计”理念的运用32、对高校环境艺术设计专业室内设计工程制图课程的教学探究33、环境艺术专业在线考试系统的设计与实现34、视觉信息在传统环境艺术中的应用与研究35、三峡文化与地域环境艺术。
机电工程学院毕业设计说明书设计题目: CAN总线通信接口及程序设计2012 年 5 月21 日目次1 CAN总线介绍1.1 CAN总线的发展背景随着汽车产业的发展,需要一种更利于信息数据传输交换的通信协议。
汽车中的各种电子控制系统需要较高的技术支持,而随着汽车的发展,汽车是否安全、是否便利、成本是否低、是否舒适都已成为人们首要考虑的事情。
但是传统的汽车控制技术已不足以满足人们越来越高的要求,也已不适以汽车的发展方向。
20世纪80年代,德国Bosch公司着手研究用于汽车产业的新的通信协议及控制方法,并首先提出了CAN总线控制系统。
这一崭新的网络协议使得汽车产业得到了飞速的发展。
CAN总线最明显的特点是最大程度地减少了汽车控制系统中的线束的数量及长度,另外还大大提高了系统控制的可靠性和稳定性。
在没有CAN总线协议之前,一辆汽车中用于各种控制通信的线束的总长度达3公里之长,严重影响了汽车的通信速度和通信精度。
并且还使汽车的整体结构繁冗复杂,可靠性低,成本高,难以维护。
因此CAN总线的出现无疑具有重大的意义和作用。
作为一种新的网络通信协议,CAN总线不仅减少了汽车中线束的长度,还提高了汽车的整体性能,极大的促进了汽车产业的发展。
CAN总线刚被提出的时候,仅仅应用于汽车产业上,但CAN总线通信协议的性能和可靠性经过多年的检验,已被应用于越来越多的产业,比如航空、船舶、机床等产业设备方面。
仅仅二十多年的发展,CAN总线便已成为自动化领域技术的潮流。
CAN总线是串行通信网络。
传统运用的是基于R线构建分布式控制系统,这种传统的控制系统是基于通信节点的地址编码的,因此其结构复杂,直接导致系统的通信效率不高,并且控制的可靠性能低。
CAN总线通过每个网络节点进行数据通信,每个节点可以互相收发数据,CAN总线协议对通信数据编码,不对节点地址编码,使各个节点可以同时接收到相同的数据,大大增强了数据通信的实时控制及传输性能。
另一方面CAN总线使用起来非常方便。
CAN总线的结构十分简单,仅有2根线(CANH和CANL)和外部设备相连,但CAN总线的内部却有非常复杂和智能的通信模块,可以方便快捷准确无误的进行数据的自由通信。
1.2 CAN总线的通信层介绍CAN总线是串行通信协议,可以实现各个节点在数据传输时的自由通信及互不影响,因此CAN总线应具有标准的通信协议,这样可以使CAN总线更加方便的应用于控制系统中。
为了实现这样的设计理念,根据ISO/OSI参考模型,CAN总线包含ISO/OSI参考模型中的数据链路层(Data Link Layer)和物理层(Physical Layer)。
(1)数据链路层数据链路层连接硬件和软件的结合层,主要作用是通过各种数据协议而实现数据的传输。
CAN总线中的数据链路层又可以分为两个子层:逻辑链路控制子层(LLC)和介质方向控制子层(MAC)。
逻辑链路控制子层是数据链路层的核心层,它为远程数据的传输提供服务,控制数据的逻辑传输。
(2)物理层物理层是OSI参考模型中的最底层,主要作用是规定节点电气方面的特征。
为了实现数据的自由收发,在同一网络中的物理层应该是处处一样的。
1.3 CAN总线报文帧格式CAN总线上的数据信息都是以报文的形式发送的。
报文的格式并不唯一,而是有几种不同的格式,但是报文的长度却受到电气及内部控制的限制。
CAN 总线的报文传输也就是帧的传输,帧是CAN总线传送数据单位。
帧也有不同的格式,主要区别在于标识符长度不同。
在CAN2.0A协议下帧具有11位标识符,叫作标准帧;而在最新的CAN2.0B协议下具有29位标识符的帧叫作扩展帧。
为了实现数据的传输和控制,CAN总线报文传输具有4种不同类型的帧结构:数据帧、远程帧、错误帧、过载帧。
其中数据帧的结构图如图1-1所示。
详细的CAN 总线报文帧结构可以参阅参考资料[6].1.4 CAN 总线的优势CAN 总线已经成为现在控制领域最流行的控制方案,只所以从CAN 总线诞生以来仅仅二十年间便已成为公认的最好的工业生产控制方案,是因为CAN 总线相比其他控制总线在通信能力和速度方面具有明显的优势。
虽然现在还有很多基于R 线组建的工业控制系统,但它不具备CAN 总线的诸多优点。
相比于其他的控制系统,CAN 的优势在于:(1)CAN 总线是多主工作方式,CAN 总线舍弃了传统控制系统中站地址编码方法,而是对通信的数据进行编码,也就是说,CAN 总线的节点是根据传输数据信息确定是否接收数据。
这样可以简化控制系统。
从面增强了CAN 总线网络的数据通信能力,也提高了系统的可靠性。
(2)CAN 总线的多个节点同时向总线上发送数据时,不会致使总线出现短路现象。
因为CAN 总线是通过CAN 收发器芯片的两个输出端CANH 和CANL 和物理总线连在一起的,但CANH 端只能是高电平或者悬空状态,CANL 只能是低电平或者悬空状态。
这样就使CAN 节点同时向总线发送数据时,不会短路。
另外,CAN 总线还有节点出现严重错误时自动关闭节点功能,以免其他节点受到影响。
数据帧 帧起始仲裁域控制域数据域CRC 域应答域帧结尾帧间空间 帧间空间图1-1 数据帧的结构2 CAN总线通信芯片简述2.1 CAN总线控制器SJA1000简介CAN总线只有OSI参考模式中的数据链路层和物理层,但要实现这两层的功能,必须制定相应的协议和控制规则。
通过CAN总线控制器可以实现对CAN 总线的控制及数据通信。
CAN总线控制器是一块可编程的芯片,它与微处理器相接。
通过对CAN总线控制器的编程,实现数据的通信。
现在有许多类型的CAN控制器芯片,但工业上的控制系统最常用的还是SJA1000 CAN控制器,下面简要介绍SJA1000 CAN控制器。
SJA1000是Philips半导体公司研发的一种新型的CAN控制器,也是该公司PCA82C200 CAN控制器的替代产品。
SJA1000中还加入了一种新的操作模式,PeliCAN模式,相比于此前的BasicCAN模式,这种模式支持最新的CAN2.0B 协议。
为了使SJA1000兼容于PCA82C200芯片,SJA1000和PCA82C200相兼容,即SJA1000 CAN控制器既有BasicCAN模式也有PeliCAN模式。
SJA1000的基本特性有:扩展的64字节接收缓冲器、同时支持CAN2.0A和CAN2.0B协议、同时支持11位和29位标识码、通信速率可以达到1Mbps。
另外,PeliCAN模式下还有一些新的功能,如扩展到8个字节的验收滤波器、自检测等功能。
对于SJA1000工作在BasicCAN模式还是工作在PeliCAN模式,即工作方式的选择是由时钟分频寄存器(CDR)中的CAN模式位控制的。
通电默认的工作方式是BAsicCAN模式。
验收滤波器(Acceptance Filter)是SJA1000中的核心寄存器,利用它,可以接收到预定中的数据。
验收滤波器又分为验收代码寄存器(ACR)和验收屏蔽寄存器(AMR)。
SJA1000中有4个ACR(ACR0、ACR1、ACR2、ACR3)和4个AMR(AMR0、AMR1、AMR2、AMR3)。
标识符也由原来的11位扩展到29位,而滤波方式也有两种,单滤波模式和双滤波模式(由模式寄存器中的AFM位决定)。
需要接收的报文的标识符存于验收代码寄存器中,相应的屏蔽位存放在验收屏蔽寄存器中。
只有在发送的报文的标识符与节点的标识符和AMR的相应位一致的情况下,节点才会接收报文。
下面主要介绍双滤波模式下扩展帧格式的验收滤波器的设置。
双滤波模式,顾名思义,就是有两个滤波器,滤波器1由ACR0、ACR1和AMR0、AMR1组成;滤波器2由ACR2、ACR3和AMR2、AMR3组成。
接收报文时报文中的标识符信息要与两个滤波器中的值比较,但并不是两个滤波器都必须通过才接收报文,而是只要有一个滤波器通过验收就可以接收报文了。
2.3 PCA82C250 CAN收发器介绍CAN总线收发器是CAN控制器与物理总线之间的接口器件,它对总线提供差动发送和接收数据功能。
CAN总线收发器也决定着系统的安全性、可靠性和兼容性的优劣。
PCA82C250具有许多优越的性能。
在本次设计中PCA82C250仅仅用到了短路保护功能。
PCA82C250通过对引脚Rs的不同接法可以得到3种不同的工作模式:高速模式、斜率控制模式和待机模式。
高速模式时VRs<0.3Vcc,VRs与地之间接1个0-1.8KΩ的电阻可以使PCA82C250工作在高速模式;斜率控制模式时与地之间接1个16.5KΩ-140KΩ的电阻;待机模式时Rs保持高电平,VRs要大于0.75Vcc。
3 CAN总线的通信设计及方案3.1 CAN总线通信的技术要求及目标本次设计主要是利用51单片机和CAN芯片SJA1000实现点对点的相互通信。
SJA1000是CAN控制器,主要用于一般的区域网络控制。
51单片机与SJA1000相连,SJA1000内的数据存储地址相当于51单片机的片外存储器,利用51单片机的片外寻址,对SJA1000内的各个寄存器进行读写,进而控制SJA1000实现CAN总线的点对点的通信。
另外,还需要接入CAN收发器82C250来实现CAN总线的发送和接收功能。
本次设计的目标是将51单片机、CAN控制器SJA1000和CAN收发器82C250连在一起,编写程序,实现点对点通信的收发。
3.2 CAN总线通信接口方案CAN总线的硬件电路的节口非常简单,只需要微处理器和CAN控制器及CAN收发器便可构成。
CAN总线通信接口通常情况下有2种实现方式:一种是由微处理器、独立的CAN控制器和CAN收发器组成的硬件电路;另一种是集成CAN控制器的单片机和CAN收发器构成的硬件电路。
CAN总线在经过二十多年的发展,已经产生了许多类型的CAN总线协议的芯片,其中有独立的CAN 控制器芯片,也有集成CAN控制器的微处理器芯片。
独立的CAN控制器有Philips公司的PCA82C200、SJA1000,Intel公司的82526、82527等。
集成CAN 控制器的微处理器也有很多,比如Philips公司的P8XC592/598等。
常用的CAN 收发器有Philips公司的PCA82C250等。
方案1:由51单片机、SJA1000 CAN控制器和PCA82C250 CAN收发器组成的CAN通信节点采用AT89C51、SJA1000 CAN控制器和PCA82C250 CAN收发器设计CAN 通信节点。
这种方案的设计思路很简单,控制过程也比较方便。
通过AT89C51单片机编程控制SJA1000的初始化及收发数据。
SJA1000负责CAN总线上的数据的处理,PCA82C250收发器负责传递数据。