CAN总线接口电路的硬件设计

上海交通大学硕士学位论文CAN总线通讯系统的软硬件设计和开发姓名：袁军申请学位级别：硕士专业：电子理论与新技术指导教师：贾学堂;唐厚君20030214５、６４Ｋ字节可在系统编程的ＦＬＡＳＨ存储器；６、４３５２（４０９６＋２５６）字节的片内ＲＡＭ；７、可寻址６４Ｋ字节地址空间的外部数据存储器接口；８、硬件实现的ＳＰＩ、ＳＭＢｕｓ／１２Ｃ和两个ＵＡＲＴ串行接口：９、５个通用的１６５定时器：１０、具有５个捕捉／ｌｚｌ：较模块的可编程计数器／定时器阵列；１ｌ、片内看门狗定时器、ＶＤＤ监视器和温度传感器；具有片内ＶＤＤ监视器、看门狗定时器和时钟振荡器的Ｃ８０５１Ｆ０２０是真『Ｆ能独立工作的片上系统。

所有模拟和数字外设均可由用户固件配置为使能或禁止。

ＦＬＡＳＨ存储器还具有在系统重新编程能力，可用于非易失性数据存储，并允许现场更新８０５１固件。

片内ＪＴＡＧ调试电路允许使用安装在最终应用系统上的产品ＭＣＵ进行非侵入式（不占用片内资源）、全速、在系统调试。

该调试系统支持观察和修改存储器和寄存器，支持断点、观察点、单步运行和停机命令。

在使用ＪＴＡＧ调试时，所有的模拟和数字外设都可全功能运行。

每个Ｍｃｕ都可在工业温度范围（．４５至ｆＪ＋８５内）用２．７Ｖ．３．６ｖ的电压工作。

端１］Ｉ／０、／ＲＳＴ和ＪｒＩ’ＡＧ引脚都容许５Ｖ的输入信号电压，Ｃ８０５１Ｆ０２０为１００脚ＴＱＦＰ封装（见图３—８的框图）图３－８Ｃ８０５１Ｆ０２０的原理框图㈣９】Ｆｉ９３—８ＢｌｏｃｋｄｉａｇｒａｍｏｆＣ８０５ＩＦ０２０ｆ１４、基于ＣＡＮ总线的ＤＳＰ系统硬件设计在电机控制器中，使用的是１１公司的ＤＳＰ—ＴＭＳ３２０Ｆ２４０７Ａ，因此，我们设计了基于ＣＡＮ总线的ＴＭＳ３２０Ｆ２４０７Ａ开发板，其系统结构框图如图３－９所示。

图３－９ＤＳＰ开发板结构框图Ｆｉ９３—９ＢｌｏｃｋｄｉａｇｒａｍｏｆＤＳＰｄｅｖｅｌｏｐｂｏａｒｄ该开发板以ＬＦ２４０７ＡＤＳＰ控制器为核心，运行速度高达４０ＭＩＰＳ，一个指令周期仅为２５ｎｓ。

基于单片机的智能传感器CAN总线接口硬件设计随着智能化技术的不断发展，人们越来越关注智能系统的搭建，传感器技术的应用也越来越广泛，单片机技术更是在这个背景下广受关注。

在实现智能传感器的联网和信息处理方面，CAN总线作为一种主要网络协议，已经被广泛应用。

在这种情况下，智能传感器必须具有相应的CAN总线接口设计。

本文将介绍基于单片机的智能传感器CAN总线接口硬件设计。

1、 CAN总线介绍CAN（Controller Area Network）总线是一种串行通信协议，主要用于多个控制节点之间的实时数据传输。

CAN总线的通讯速度高，误码率低，具有自适应性等特点。

CAN总线的应用包括工业控制系统、汽车电子控制系统等。

2、硬件设计原理基于单片机的智能传感器CAN总线接口硬件设计需要根据自己的实际需求进行选择。

以STM32单片机为例，STM32单片机的CAN总线接口包括CAN1和CAN2，这两个接口在硬件电路上都有Rx和Tx引脚和节点电阻。

3、硬件设计流程（1）选择STM32单片机在选取单片机的时候，需要根据实际应用场景来选择。

STM32单片机有许多系列，每个系列又有不同的型号，不同型号的单片机内置了不同的外设，需要根据实际需求进行选择。

同时，要根据芯片性价比、性能、功耗等因素进行考虑。

（2）CAN总线选择在硬件设计中，需要选择CAN总线芯片，这个芯片需要支持CAN2.0A和CAN2.0B协议，并且需要支持高速通讯。

同时，要注意芯片的封装和额定工作温度等特性。

（3） CAN总线硬件连接在硬件连接中，需要将CAN总线芯片的Rx和Tx引脚和单片机的CAN1或CAN2接口相连，同时还需添加适当的电流限制电阻和终端电阻。

（4） CAN总线软件调试最后，需要对硬件电路进行软件调试，包括使用标准的CAN总线协议进行通信、CAN总线的数据传输、接收和发送数据、调试CAN中断等。

4、总结基于单片机的智能传感器CAN总线接口硬件设计需要根据实际需求进行选择，在硬件设计中需要选择合适的单片机、CAN总线芯片，并进行正确的硬件连接。

CAN总线接口电路设计注意事项CAN（Controller Area Network）总线是一种广泛应用于汽车电子、工业自动化等领域的串行通信协议。

CAN总线接口电路设计的关键因素包括信号线路、电源与地线路、保护电路等部分。

以下是设计CAN总线接口电路时需注意的几个方面：1.信号线路设计信号线路的设计应考虑信号的稳定性、抗干扰能力和传输速率。

首先，应尽量降低信号线的长度以减小信号传输的延迟。

同时，为保证信号的稳定性和抗干扰能力，应使用屏蔽线缆，并正确接地以防止地回流问题。

另外，为提高传输速率，可采用信号差分传输方式，即CAN-H和CAN-L两个线进行差分传输。

2.电源与地线路设计电源与地线路的设计应考虑到CAN总线工作的稳定性和可靠性。

首先，电源线路应提供稳定的电压，以满足CAN总线的要求。

此外，地线路应设计合理，确保地的连续性和低阻抗。

同时，为降低地回流对信号传输的干扰，应采用低阻抗地连接方式，即在CAN控制器和每个节点上都连接一段短接电阻。

此外，为提高抗干扰能力，还可使用电源和地线的滤波电路。

3.保护电路设计保护电路是为了保护CAN控制器和节点不受外部干扰和短路等异常情况的影响。

首先，需要设置电压保护电路，以防止过压和过载等情况对硬件造成损坏。

同时，还应考虑到静电放电和电磁干扰等问题，采用保护电阻、TVS二极管等元件进行保护。

另外，还应设计电流限制电路，以防止短路时过大的电流对硬件造成烧毁。

4.稳压和滤波电路设计稳压和滤波电路的设计是为了提供干净的电源和地线，保证CAN总线的正常工作。

稳压电路可采用稳压芯片或稳压二极管等元件来实现，以保持电源的稳定性。

滤波电路可采用电感、电容等元件，滤除电源和地线上的高频噪声干扰，提高CAN总线的抗干扰能力。

5.PCB布局和阻抗匹配在PCB设计中，应合理布局CAN总线接口电路的各个元件和信号线路，以降低互相干扰的可能性。

可以根据信号的传输速率和长度选择合适的线路宽度，确保信号的传输速率和阻抗匹配。

CAN总线系列讲座第五讲——CAN总线硬件电路设计一实战学习背景CAN总线节点的硬件构成方案有两种,其中的方案:（1）、MCU控制器+独立CAN控制器+CAN收发器。

独立CAN控制器如SJA10000、MCP2515，其中MCP2515通过SPI总线和MCU连接，SJA1000通过数据总线和MCU连接。

该方案编写的CAN程序是针对独立CAN控制器的，程序可移植性好，编写好的程序可以方便的移植到任意的MCU。

但是，由于采用了独立的CAN控制器，占用了MCU的I/O资源，并且电路变得复杂。

为了增强针对性,选择”51系列单片机+SJA1000”的CAN总线节点的硬件构成方案,做入门介绍.二51系列单片机CAN总线学习板硬件电路设计51系列单片机CAN总线学习板采用STC89C52RC作为节点的微处理器。

在 CAN 总线通信接口中采用PHILIPS 公司的“独立CAN总线通信控制器SJA1000”和“高性能CAN总线收发器TJA1040”芯片。

图1为51系列单片机CAN总线学习板硬件电路原理图。

从图中可以看出，电路主要由七部分构成：微控制器STC89C52RC、独立 CAN 通信控制器 SJA1000、CAN 总线收发器TJA1040、DC/DC电源隔离模块、高速光电耦合器 6N137、串口芯片MAX232电路、按键及LED灯显示电路。

STC89C52RC初始化SJA1000后，通过控制 SJA1000 实现数据的接收和发送等通信任务。

SJA1000 的 AD0~AD7 连接到STC89C52RC的 P0 口，其CS引脚连接到STC89C52RC的 P2.7，P2.7为低电平“0”时，单片机可选中SJA1000，单片机通过地址可控制SJA1000执行相应的读写操作。

SJA1000 的 RD、 WR、 ALE 分别与STC89C52RC的对应引脚相连。

SJA1000 的INT引脚接STC89C52RC的 INT0，STC89C52RC可通过中断方式访问SJA1000。

EDN-CAN总线助学【之八】-CAN总线硬件设计这一讲我们详细介绍一下CAN总线通讯模块的硬件设计：CAN总线学习板上C AN通讯模块的设计。

包括三个部分：（1）与CPU的接口；（2）CAN控制器SJA1000与驱动器82C250接口及其他外围电路；（3）82C250外围电路。

电路如下：1 SJA1000与CPU接口我们在学习单片机原理的时候，我相信大家都学习过RAM，ROM，I/O口扩展。

大家可以把SJA1000看作一个外部的RAM，扩展电路十分简单。

SJA1000支持两种模式单片机的连接，我们选用的是8051系列的单片机，所以选择的是I ntel模式。

（1）SJA1000的数据线和地址线是共用的，STC89C52的数据线和地址线也是共用的，这就更加方便了，直接连接就OK了。

（2）既然数据线和地址线共用，必须区分某一时刻，AD线上传输的是地址还是数据，所以就需要连接地址锁存信号 ALE。

（3）随便使用一个单片机管脚作为SJA1000的片选信号，我们学习板使用的是P20。

当然你也可以直接接地。

（4）读写信号直接和单片机连接就行了，就不必多说了！（5）我们采用单片机的IO口线控制SJA1000的RST管脚，是为了软件可以实现硬复位SJA1000芯片。

（6）SJA1000的中断管脚连接单片机的INT1外部中断。

当收到一包数据后，通知CPU。

2 SJA1000与82C250的接口及其他外围电路（1）SJA1000有两路发送和接收管脚，CAN总线学习板使用了第0路。

与82 C250的连接比较简单，直接连接就可以了。

但应该数据发送和接收管脚不要接反了。

而且我们增加了通讯状态指示灯，便于调试。

（2）时钟电路：SJA1000的最高时钟可达24M，我们学习板使用的是16M的晶振。

另外增加了一个启动电阻R9（10M欧姆）。

（3）3 82C250外围电路（1）CANH和CANL管脚增加阻容电路，滤除总线上的干扰，提高系统稳定性。

基于CAN总线的车载智能终端硬件设计随着智能汽车技术的不断发展，车载智能终端在汽车中的应用越来越广泛。

CAN总线作为车载通信网络的核心，是车载智能终端必不可少的硬件设计之一、本文将介绍基于CAN总线的车载智能终端硬件设计。

1.硬件架构设计车载智能终端硬件设计的基本架构包括主控制单元、CAN总线模块、外围接口模块和电源管理模块。

主控制单元通常选择高性能的ARM处理器，具有丰富的外设接口和强大的计算能力。

主控制单元负责处理各种传感器数据和外部通信，控制车载智能终端的各项功能。

CAN总线模块是连接主控制单元与车载CAN总线网络的桥梁，负责CAN总线数据的收发和解析。

CAN总线模块通常由CAN控制器和CAN收发器组成，能够实现高速稳定的数据传输。

外围接口模块包括各种传感器接口、视频输入输出接口、音频输入输出接口等，可以实现车载智能终端与外部设备的连接和数据传输。

电源管理模块负责为车载智能终端提供稳定的电源输入和管理电源开关，确保车载智能终端的正常工作。

2.硬件设计要点在设计基于CAN总线的车载智能终端硬件时，需要考虑以下要点：（1）稳定性与可靠性：在车载环境下，硬件设备需要经受严格的振动、温度、湿度等不利条件，因此硬件设计必须具有出色的稳定性和可靠性。

（2）电源管理：车载智能终端需要长时间工作，因此电源管理模块的设计至关重要，要能有效管理电源供应，确保终端的稳定工作。

（3）通信接口：CAN总线是车载通信网络的核心，因此CAN总线模块的设计必须考虑数据传输速度、稳定性、抗干扰能力等因素，确保数据的可靠传输。

（4）外围接口设计：要考虑到车载智能终端需要与多种外部设备进行连接和数据交换，因此外围接口模块的设计要充分满足各种接口需求。

3.硬件设计实例一种基于CAN总线的车载智能终端硬件设计实例如下：主控制单元采用Cortex-A53架构的ARM处理器，集成CAN控制器；CAN总线模块采用高速CAN收发器，支持CAN2.0B协议；外围接口模块包括数字摄像头接口、USB接口、HDMI接口等；电源管理模块采用高效稳定的DC-DC变换器，支持宽电压输入。

can总线接口电路设计Can总线是一种用于车辆电子系统中的通信接口，它在汽车电子技术中起着至关重要的作用。

本文将围绕Can总线接口电路的设计展开讨论。

Can总线是Controller Area Network的缩写，它是一种串行通信协议，旨在提供高可靠性、实时性和高带宽的数据通信。

Can总线接口电路的设计是为了实现Can总线与其他电子设备的连接和数据传输。

我们需要考虑Can总线的物理层接口电路。

Can总线使用差分信号传输，因此需要设计差分发送器和差分接收器。

差分发送器将逻辑高和逻辑低分别转换为正向和负向的差分信号，而差分接收器则将差分信号还原为逻辑高和逻辑低。

这样的设计可以提高信号的抗干扰能力，保证数据的可靠传输。

我们需要考虑Can总线的协议层接口电路。

Can总线采用帧格式进行数据传输，因此需要设计帧格式解析器和帧格式生成器。

帧格式解析器用于解析接收到的帧数据，提取出其中的控制信息和数据信息。

而帧格式生成器则用于生成符合Can总线协议的帧数据，并将其发送出去。

这样的设计可以保证数据的正确解析和生成，实现与其他设备的有效通信。

除了物理层和协议层接口电路，Can总线接口电路还需要考虑其他功能模块。

例如，需要设计时钟模块来提供时钟信号，以保证数据传输的同步性。

同时，还需要设计中断模块来处理Can总线接收到的中断信号，及时响应和处理来自其他设备的请求。

在Can总线接口电路的设计中，还需要考虑电路的功耗和成本。

可以采用低功耗的设计方案，选择低功耗的器件和电源管理电路，以降低整个系统的功耗。

同时，还需要根据实际的应用需求选择适当的元器件和电路结构，以降低系统成本。

Can总线接口电路的设计是为了实现Can总线与其他电子设备的连接和数据传输。

它涉及到物理层接口电路、协议层接口电路以及其他功能模块的设计。

在设计过程中，需要考虑信号的抗干扰能力、数据的可靠传输、接口的兼容性、功耗的控制以及成本的降低等因素。

通过合理的设计和选型，可以实现高可靠性、实时性和高带宽的数据通信，进而提升车辆电子系统的性能和功能。

CAN总线通信典型电路原理图（四款CAN总线通信电路原理图分享）CAN总线通信典型电路原理图（一）CAN总线通信硬件原理图（采用TJA1050T CAN总线驱动器）F040中内置CAN总线协议控制器，只要外接总线驱动芯片和适当的抗干扰电路就可以很方便地建立一个CAN总线智能测控节点。

本设计中采用PHILIP公司的TJA1050T CAN总线驱动器。

CAN总线通信硬件原理图如图3所示。

图中F040 的CAN信号接收引脚RX和发送引脚TX并不直接连接到TJA1050T的RXD和TXD端，而是经由高速光耦6N137进行连接，这样做的目的是为了实现CAN总线各节点的电气隔离。

为了实现真正意义上完全的电气隔离，光耦部分的VA和VB必须通过DC-DC模块或者是带有多个隔离输出的开关电源模块进行隔离。

为防止过流冲击，TJA1050T的CANH和CANL引脚各通过一个5的电阻连接到总线上。

并在CANH和CANL脚与地之间并联2个30P的电容，用于滤除总线上高频干扰。

而防雷击管D1和D2可以起到发生瞬变干扰时的保护作用。

TJA1050T的8脚连接到F040的一个端口用于模式选择，TJA1050T有两种工作模式用于选择，高速模式和静音模式。

TJA1050T正常工作在高速模式，而在静音模式下，TJA1050T的发送器被...CAN总线通信硬件原理图(采用TJA1050T CAN总线驱CAN总线通信硬件原理图(采用TJA1050T CAN总线驱动器) F040中内置CAN总线协议控制器，只要外接总线驱动芯片和适当的抗干扰电路就可以很方便地建立一个CAN总线智能测控节点。

本设计中采用PHILIP公司的TJA1050T CAN总线驱动器。

CAN总线通信硬件原理图如图3所示。

图中F040 的CAN信号接收引脚RX和发送引脚TX并不直接连接到TJA1050T的RXD和TXD端，而是经由高速光耦6N137进行连接，这样做的目的是为了实现CAN总线各节点的电气隔离。