基于C8051F040单片机的最小CAN总线系统

C8051F040在基于CAN总线的分布式测控系统中的应用作者：佚名来源：不详发布时间：2006-3-11 上午 11:48:36 发布人：admin减小字体增大字体摘要：CYGNAL生产的单片机C8051F040是代表８位单片机发展方向的高速（25M）混合信号系统级芯片（SOC）它不仅集成了一般测控系统需要的外设，而且集成了很有发展前景的现场总线—CAN总线控制器，文中对该芯片中的CAN控制器结构作了分析，并给出了在分布式测控系统中使用该芯片的智能节点的硬件、软件设计方案。

１概述分布式在线测控系统是由多个面向设备的、以ＭＣＵ为核心的智能处理单元和多个并行运行且具有不同监测和故障诊断功能的微机构成的。

该系统采取“分治”的设计思想 它将数据采集以及部分数据处理任务交给设备层的智能处理单元去完成 而监测诊断层主要负鸺嗍雍凸收险锒稀７植际讲饪叵低成杓凭 悸歉鞲鼋诘阒 涞耐ㄐ盼侍猗熞蛭 ㄐ磐 绲难∪《韵低承阅苡泻艽笥跋臁?国内已开展了基于现场总线的在线测控系统的研究 并利用ＣＡＮ总线实现设备层的检测处理、单元间的通信以及与上层监测主机的通信。

ＣＡＮ总线就是一种支持分布式实时控制系统的串行通信局域网络总线。

它的主要特点如下:●任一个节点均可在任一时刻主动向网络上的其它节点发送数据,而从不分主从,因此，通信比较灵活;●节点可分为不同的优先级,可以满足不同的实时要求;●采用非破坏性总线仲裁,当两节点同时向总线发送信息时,优先级低的节点主动停止数据发送 而优先级高的节点可不受影响地继续发送数据；●通信距离最远可达１０ｋｍ，通信最高速率可达１Ｍｂｐｓ●每帧数据的有效字节数为８，因此，可保证很短的传输时间，而且实时性强，受干扰的概率低；●每帧数据都含有ＣＲＣ（循环冗余）校验及其它校验措施，因而数据出错率很低；●ＣＡＮ总线节点在严重错误的情况下，可自动切断与总线的联系，以使总线上的其它操作不受影响。

目前，ＣＡＮ总线协议以其可靠性高、实时性好以及独特的设计已经成为总线通信网络的首选 国内目前使用较广的是ＰＨＩＬＩＰＳ生产的ＳＪＡ１０００、８２Ｃ２００等独立的ＣＡＮ控制器，由于这种独立的控制器限制了测控节点的集成度，因此，很多微处理器生产厂家已经开始生产内部集成有ＣＡＮ控制器的ＭＣＵ。

可编程器件应用 电　子　测　量　技　术 ELECT RONICM EASU REM ENT T ECH NOLOGY第32卷第2期2009年2月　基于C8051F040的CAN 总线接口嵌入式系统开发＊李　迎　孙亚飞(1.深圳职业技术学院机电学院　深圳　518055;2.哈尔滨工业大学基础与交叉科学研究院　哈尔滨　150001)摘　要:基于C8051F 040单片机及其内置CA N 控制器,开发一套适合多种CA N 总线接口配置要求的通用嵌入式系统,用于卫星地面电联试系统中各种电模拟器的开发。

该嵌入式系统具有CAN 总线接口配置灵活、数据及事务处理能力较强等特点,且具有一定的通用性。

关键词:C8051F040单片机;CA N 总线;嵌入式系统中图分类号:T P23;V241.62 文献标识码:ADevelopment of C AN -bus interface embedded system based on C8051F040LI Y ing Sun Yafei(1.S chool of M echanical an d Electronic En gineering ,S henZh en Polytech nic ,Shenzhen 518055;2.Academe of Foundation and Cross Science ,Harbin Institute of Technology ,Harbin 150001)A bstract :Ba sed on C8051F040sing le chip and its CAN contro ller ,a g ene ral purpose embedded sy stem ha s been developed .It can satisfy ma ny kinds o f CA N -Bus co nfigura tion requirements .I t w as used to develop electric simulator s in satellite desktop e lectric integ ra tion testing sy stem .T he embedded sy stem ha s the follo wing cha racterizatio ns :agility fo r CAN -Bus config uration ,g oo d processing capability fo r data and t ransactio n ,and general purpose fo r embedded sy stem development based o n CA N -Bus inte rface .Keywords :C8051F 040sing le chip ;CA N -nus ;embedded system　＊基金项目:国家863计划资助项目(2004A A742200)0　引 言在各类型卫星研制过程中,地面电联试系统是不可缺少的重要地面实验系统。

基于C8051F040的CAN总线智能节点设计“X型火控系统”按照实际需要采纳了CAN方式来实现其内部单体间的通信。

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总线与普通的通信总线相比，它的数据通信具有突出的牢靠性、实时性和灵便性。

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。

*CAN总线通信格式采纳短帧格式。

*采纳非破坏性总线仲裁技术。

*挺直通信距离最大可达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总线采纳CRC检验并可提供相应的错误处理功能，保证了数据通信的牢靠性。

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，全部的数据传输和接收滤波都是由CAN 控制器完成的。

消息处理单元用于按照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1 C8051F040集成CAN的结构图
CAN内部寄存器中存储了全部CAN的控制和配置信息，其中包括控制
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基于C8051f040的CAN总线港口装卸设备检测系统节点设计摘要：文章针对港口装卸设备检测的特点提出了利用C8051F040单片机及其内部CAN总线技术，设计港口装卸设备检测系统智能节点。

现场港口装卸设备参数的采集、转换由相应的节点进行处理，提高了系统的可靠性，可降低维护维修工作量。

通过实验检测,该设计方案可以提高港口装卸设备的数据传输速度和可靠性。

关键词：C8051f040；CAN总线；节点港口装卸设备在生产作业时，装卸强度大，设备之间的连贯性较强，由设备故障引起的停机会给装卸生产带来严重影响，直至使整个装卸系统瘫痪。

因此对港口装卸设备重点部位的检测显得尤为重要。

设备所处环境恶劣，装卸货物品种复杂如硫磺矿石煤炭等，同时港口设备各种机型的配电系统高压低压电流较多。

这些都对检测技术提出了较高的要求。

CAN总线作为一种具有国际标准的现场总线，采用拓扑结构进行总线通讯，具有数据通信可靠、实时性强、灵活性强等特点，同时由于其基于发送报文的编码，扩展性非常好，且改造成本低。

结合港口泊位特点，充分利用CAN总线，传输距离长，传输速率快，差错率小等特点进行现场数据通信。

根据系统对数据采集的功能需求,本文以Silicon Labs公司推出的片内集成了一个CAN2.0B控制器新型soc单片机C8051F040型单片机为基础,介绍了CAN 总线港口装卸设备检测系统节点设计及其应用。

1硬件设计1.1节点构成CAN协议也是建立在国际标准组织的开放系统互联模型基础上的。

不过，由于CAN的数据结构简单，又是范围较小的局域网，其模型结构只取OSI 底层的物理层、数据链路层和应用层3层。

应用层数据直接取自数据链路层或直接向数据链路层写数据。

节点是以C8051F040型SOC（System On Chip）单片机为处理核心进行设计。

主要功能包括:现场数据采集功能、数据与上位机通信。

所采用的C8051F040型单片机，具有集成度高，外围电路简单，现场适用性强等特点，因为是贴片式，大大节省了现场采集电路的体积结构，使得硬件设计简单紧凑。

基于单片机C8051F040的CAN通讯程序设计
熊善清
【期刊名称】《通信电源技术》
【年(卷),期】2005(22)4
【摘要】CAN(Controller Area Network)总线是一种使用CAN协议的串行通信网络.Cygnal公司的单片机C8051F040功能全面,而且内部集成了CAN控制器.文中简介了其CAN控制器及用法.
【总页数】3页(P36-38)
【作者】熊善清
【作者单位】湖北工业大学电气与电子工程学院,湖北,武汉,430068
【正文语种】中文
【中图分类】TP393
【相关文献】
1.基于C8051F040的CAN总线通讯系统设计 [J], 田奕;刘秀红
2.基于VB的PC机与单片机间串口通讯及程序设计 [J], 马兴;童卓;周丽娟
3.单片机与组态王基于ASCII型通讯程序设计 [J], 朱小超;徐雪春
4.基于C8051F040的CAN通讯接口的开发与应用 [J], 宋明权;周纯杰;杨樊;江检华
5.时钟芯片S-3530A与C8051F040单片机的通讯接口设计 [J], 崔军辉;张培仁;王津津;杜洪亮;许波
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基于C8051f040的CAN总线智能节点设计何燕平1，何辉1，宋佳2(1.哈尔滨工业大学(威海)计算机科学与技术学院，山东省威海市264209；2.哈尔滨工业大学(威海)信息科学与工程学院，山东省威海市264209)摘要: CAN总线具有配置灵活、应用范围广的特点，C8051f040单片机功能强大，集成了CAN总线控制器。

本文提出了一种基于C8051f040的CAN总线系统智能节点的设计方案，给出了相应的硬件和软件设计，实际运行结果验证了设计的正确性，其通用性好、可靠性高，具有广泛的应用前景。

关键词：C8051f040；CAN总线；智能节点中图分类号：TP368.1 文献标识码：BDesign of intelligent node in the CAN bus system based on C8051f040HE Yan-ping, HE Hui, SONG Jia(1．School of Computer Science and Technology, Harbin Institute of Technology at Weihai, Weihai 264209; 2．School of Information Science and Engineering, Harbin Institute of Technology at Weihai, Weihai 264209)Abstract: An international standard about CAN has been formed. The CAN bus is one of the most promising field bus. With development of the performance-price ratio and developing method for C8051f040，it has been used to all fields of our society. In this paper，a feasible solution is updated to implement a intelligent node design on the CAN bus with C8051f040. This paper also presents a hardware and software implementation of intelligent node. The operation proves the correctness of the design. The design has a good versatility, high reliability, good cost performance and it has a wide application prospect.Keywords: C8051f040; can bus; intelligent node0 前言CAN(Controler Area Network控制器局域网络)是目前比较流行的一种现场总线，支持分布式控制和实时控制的串行通信网络。

基于C8051F040的纯电动车CAN通信系统设计黄名云;张成涛;华磊;朱永康【摘要】汽车网络化控制是未来汽车发展的必然趋势,而实行车内各电子单元之间的实时数据通信与共享则是进行控制的基础.文章基于C8051F040单片机设计了一个简单的4子节点纯电动车通信网络.文中分别对网络进行了系统设计,硬件设计,和软件设计,并通过简单试验进行了验证.实验结果显示所设计4子节点CAN总线网络无论是在数据准确性、数据丢帧率以及高低速下的通信实时性都有较好的性能.由此可见,CAN高速和CAN低速两条总线网络的设计以及时间片轮询多任务编程方式能有效缓解网络负担,保证系统的实时性.该系统设计为进一步进行更复杂、更高性能的电动车整车CAN网络打下了良好的基础.【期刊名称】《汽车实用技术》【年(卷),期】2017(000)002【总页数】4页(P4-7)【关键词】纯电动车;C8051F040;CAN控制器;CAN收发器;CAN协议【作者】黄名云;张成涛;华磊;朱永康【作者单位】广西汽车零部件与整车技术重点实验室(广西科技大学),广西柳州545006;广西科技大学汽车与交通学院,广西柳州545006;广西汽车零部件与整车技术重点实验室(广西科技大学),广西柳州545006;广西科技大学汽车与交通学院,广西柳州545006;广西科技大学汽车与交通学院,广西柳州545006;广东省佛山市高明区技工学校,广东佛山528500【正文语种】中文【中图分类】U462.1CLC NO.:U462.1Document Code:AArticle ID:1671-7988 (2017)02-04-04 CAN(Controller Area Network)即控制器局域网，是20世纪80年代初期，德国BOSCH公司为解决现代汽车中众多控制单元、测试仪器之间的实时数据交换而开发的一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信协议[1]。

由于CAN总线具有造价低廉，传输速率高，最高速率可高达1Mbps，安全性可靠性高，纠错能力强，实时性好等优点，越来越多的汽车制造厂家采用CAN协议，CAN已经成为一种国际标准(ISO-11898)，是最有前途的现场总线之一[2]。

基于C8051F040单片机地CAN总线测试模式研究摘要：现场总线已成为数据总线领域中最为活跃地热点,can总线被公认为最有前途地现场总线之一,can总线节点地设计、调试是can总线通讯系统设计地重点.在此介绍了c8051f040单片机内部集成地can控制器,并基于c8051f040单片机设计了一个can通信节点,并给出了can节点测试模式软件设计程序,可以用于can 总线模块地测试,节省测试时间.关键词：c8051f040； can总线；测试模式； can控制器现场总线能同时满足过程控制和制造业自动化地需求,因而现场总线已成为数据总线领域中最为活跃地一个领域.现场总线地研究和应用已成为数据总线领域地热点.can总线<controller area network）属于现场总线地范畴,它是一种支持分布式控制和实时控制地串行通信网络.can总线是德国博士公司在20世纪80年代为解决现代汽车中众多地控制和测试仪器之间地数据通信而开发地一种串行通信协议.由于其高性能、高可靠性、及独特地设计,can总线越来越受到人们地重视,其应用领域不再局限于汽车工业,而向过程工业、机械工业、纺织工业、农用机械、传感器以及航空航天等领域发展.被公认为最有前途地现场总线之一［1］. 1引言cygnal公司开发地51系列单片机c8051f040是完全集成地混合信号系统型微控制器,其上集成可实现全功能can地can总线控制器,完全符合can规范2.0a和2.0b.本文利用c8051f040单片机上集成地can控制器,外接一个can收发器<pca82c250）设计了一个can通信节点地硬件电路,然后详细介绍了can控制器测试模式地实现,可以应用于can通信节点地调试测试.2c8051f040单片机上集成地can控制器can控制器包括can核,消息存储器,消息处理器,控制寄存器和模块接口等几部分.can核用于协议控制和消息地串并转换；消息存储器用于存储消息对象和标志符；消息处理器用于控制can核和消息存储器之间地数据传输；控制寄存器用于控制和配置can 控制器；模块接口用于mcu与can控制器之间交换数据.c8051f040单片机上集成地can控制器地消息存储器上可以存储32个消息对象,均可以被配置为发送或接收对象.can总线协议处理由can控制器独立完成,不用mcu干预,因此can通信占用地cpu带宽很小,c8051f040集成can控制器原理如图1所示.3can控制器工作模式c8051f040单片机上集成地can控制器主要有2种工作模式：正常工作模式和测试模式.可以通过将can控制器寄存器中地test 位置1,进入测试模式.在测试模式下,测试寄存器中地tx1,tx0,lback,silent以及basic位均是可写地.将test位置0后,测试寄存器地所有功能将被禁止.测试模式又可细分为沉默模式<又叫监测模式）、回送模式、基本模式以及回送和沉默模式结合等4种工作模式.通过将测试寄存器中地silent位置1,可将can核设置为沉默模式.在沉默模式下,can核能够接收有效数据帧和有效远程帧,但是只能在总线上发送隐性位而不能进行传输.图2为在沉默模式下can_tx和can_rx信号同can核地联系.通过将测试寄存器地lback位置1,可以将can核设置为回送模式.在回送模式下,can核将它发送地消息当作接收到地消息对待,并存储在接收缓存中.图1c8051f040集成can控制器原理图图3为在回送模式下can_tx和can_rx信号同can核地联系.通过将lback和silent同时置1,可以将回送模式和沉默模式结合.这种模式可以应用于热自检,可以在不影响can系统运行地情况下,对can节点进行自检.在这种模式下,can_rx引脚与can核断开,can_tx引脚被保持为隐性位.图4为在这种模式下can_tx和can_rx信号同can核地联系.若将测试寄存器中地basic置1,can核便工作于基本模式下.在这种模式下消息存储器不工作,即不用消息队列缓存交换数据,而把if1寄存器用作传输缓存,把if2寄存器用作接收缓存［23］. 图2在沉默模式下can_tx和can_rx信号同can核地联系4can通信节点硬件设计c8051f040上集成地can控制器是一个协议控制器,不能提供物理层驱动,需要外接can收发器才能挂接在can网络上与其他节点通信.本文采用pca82c250收发器作为物理层驱动器.若在can控制器和pca82c250之间加入光藕隔离器件可以提高系统地稳定性和可靠性,但这会增加系统地复杂性.本文地目地主要是调试can 控制器地测试模式,所以没有使用光藕隔离器件.can通信节点原理图如图5所示.图3在回送模式下can_tx和can_rx信号同can核地联系图4在回送和沉默结合模式下can_tx和can_rx信号同can核地联系图5can通信节点原理图5软件设计基于c8051f040地can通信节点地软件设计主要包括3个部分：can节点初始化、报文发送和报文接收.熟悉这3部分程序地设计,就能写出普通地can通信程序.5.1can初始化初始化can控制器地一般步骤如下［47］：<1）将sfrpage寄存器设置为can0_page.<2）将can0cn寄存器地init和cce位设置为“1”.<3）设置时序参数.<4）启动can控制器.由于本文要研究地是测试模式,所以最后要进入测试模式.。

摘要：介绍C8051F040单片机内部CAN控制器的应用。

详细叙述此控制器的构成及其访问方式，指出在使用时是如何配置控制器的相关控制寄存器，并且给出CAN控制器在应用中的物理层硬件电路和应用层软件设计。

单片机与CAN总线连接的传统方式是将CPU与总线控制器和总线收发器相连后再接入总线网络，这样使CPU外围电路复杂化，整个系统受外部影响较大。

为了解决这一问题，很多单片机厂商纷纷将CAN控制器集成在单片机芯片上。

目前，单片机内部集成的CAN控制器有Motorola公司的MC68HC912DG128A、Philips公司的P87C591、Atmel公司的AT89C51CC01和A T89C51CC02、Intel公司的TN87C196CA和TN87C196CB以及Cygnal 公司的C8051F040等。

不同单片机内部CAN控制器的使用方法有所不同，但存在着很多相似之处。

这里以C8051F040为列详细介绍其内部CAN控制器的使用方法，希望通过这篇文章能给初学带来方便，并能和广大的单片机爱好者就这一问题做进一步的讨论。

1 C8051F040 CAN控制器构成及访问方式C8051F040单片机是美国Cygnal公司生产的完全集成的混合信号系统级芯SoC(System on Chip)，具有与8051指令集完全兼容的CIP-51内核。

它在一块芯片上集成了构成一个单片机数据采样或控制系统所需要的几乎所有模拟和数字外设及其它功能部件。

它具有64KB Flash、4352B RAM、CAN控制器2.0、2个串行接口、5个16位定时器、12位A/D转换器、8位A/D转换器及12位D/A转换器等，它内部还带有JTAG接口，使调试变得非常方便。

C8051F040内部集成的CAN控制器为Bosch CAN控制器。

此CAN控制器有以下几部分构成：CAN内核、报文RAM（与C8051 RAM相互独立）、报文处理状态机制和CAN控制寄存器在CAN控制器里只有三个寄存器可通过CIP-51中的特殊功能寄存器直接访问，其它的寄存器只能通过CAN0ADR、CAN0DATH和CAN0DATL寄存器以地址索引的方式间接访问。

基于C8051F040的CAN总线与RS-232通信设计摘要：为了实现对CAN总线和RS-232串口双向通信需求，提出了一种基于C8051F040单片机的数据通信方案，并完成系统设计。

分析了CAN总线和RS-232串口的通信特点，介绍了单片机硬件，并对软件的设计思路与流程做了详尽描述，完成功能检测。

实验结果表明，该设计达到了要求。

目前工业设备之间的通信很多采用RS-232接口，但由于RS-232通信距离短、接口易损，而且只能进行点到点通信，不能直接组成多点通信网络。

而CAN通信速率高、容易实现、且性价比高等诸多特点，本文介绍一种可以实现RS-232与CAN总线通信的方法，以更好地适应现代工业发展的需要。

控制器局域网CAN(Controller Area Network)是德国Bosch公司为解决现代汽车中众多的控制与测试仪器之间的数据交换而应用开发的一种通信协议。

在国外，尤其是欧洲，CAN 网络已被广泛地应用在汽车上，如BENZ、BMW、PORSCHE、ROLLS、ROYCE、JAGUAR等车。

它是一种串行通信网络，支持分布式实时控制，最大传输速度可达1 Mbids，最大传输距离为10 km。

CAN规范已被ISO国际标准组织制订为国际标准，即CAN标准，现在最常用的是2.0标准，分为2.0A和2.0B。

其区别仅在通信数据位数，前者是11位的标准帧，后者是29位的扩展帧。

CAN协议建立在国际标准组织的开放系统互连参考模型基础上的，主要工作在数据链路层和物理层，用户可在其基础上开发适合系统实际需要的应用层通信协议。

而串口RS-232作为标准计算机串行接口，与CAN网的结构、通信协议、传输特性等方面都不相同，所以不同设备间无法进行直接通信。

因此实现二者之间的信息数据交互成为问题的关键。

本设计完成了CAN总线与RS-232软件设计。

本设计的创新点是：CAN总线与RS-232接口数据通信速率以及通信帧格式都不同，解决了这两点不同，从而实现了数据在CAN总线与RS-232接口之间的交互传输。

收稿日期:2006-12-13作者简介:曹少华(1982—),男,安徽人,在读硕士研究生,主要研究方向为嵌入式系统与控制网络;张培仁(1944—),男,教授,博士生导师,长期从事嵌入式系统、CAN /485等控制网络研究。

基于C8051F 单片机的C AN 总线硬件系统设计曹少华,张培仁,王津津,李　勇,胡晓柘(中国科学技术大学自动化系,安徽合肥　230027)摘要:从分析CAN 总线控制系统的设计思路入手,着重讨论设计中的主要问题,采用RS 2485/422辅助CAN 总线的混合总线结构,选用C8051F 系列单片机和US B 转UART 桥接器CP2102作为控制核心,设计了一种多主、多功能的混合式总线监控系统。

试验表明:该系统成功解决了数据传输瓶颈、数据冲突、同步等一系列问题,具有良好的实时性和稳定性,广泛适用于各类远程大型实时监控网络。

关键词:CAN;C8051F;US B 接口;远程监控系统中图分类号:TP336 文献标识码:A 文章编号:1000-8829(2007)11-0038-04D esi gn of CAN Hardware system Ba sed on C 8051F M CUCAO Shao 2hua,ZHAG NG Pei 2ren,WANG J in 2jin,L I Yong,HU Xiao 2zhe(Depart m ent of Aut omati on,University of Science and Technol ogy of China,Hefei 230027,China )Abstract:A kind of multi 2master and multi 2functi onal surveillance syste m based on C AN is designed .Foll owing the discussi on about the main issues of C AN system design,a m ixed bus architecture,CAN ass ociated with RS 2485/422,is intr oduced .The core design is C8051F S OC MC U s and CP2102,a ne w US B t o UART bridge .The result of i m p le mentati on shows that this syste m successfully s olves the main issues,for exa mp le,the bottleneck in data trans m issi on,data collisi on and synchr onizati on .The high real 2ti m e ability and stability make this design suitable f or vari ous l ong 2distance real 2ti m e surveillance net w orks .Key words:CAN;C8051F;US B interface;re mote surveillance syste m 控制器局域网(CAN,contr oller area net w ork )是Bosch 公司提出的一种串行数据通信协议,它的模型结构包括物理层、数据链路层和应用层,信号传输介质是双绞线,通信速率最高1M b /s (40m ),直接传输距离最远10k m (5kb /s ),每条总线可挂接设备多达110个,特别适用于实时性要求很高的网络。

基于C8051F单片机的火灾智能报警控制系统的设计一、本文概述本文旨在探讨基于C8051F单片机的火灾智能报警控制系统的设计。

随着科技的快速发展和人们生活水平的提高，火灾安全问题越来越受到人们的关注。

传统的火灾报警系统虽然在一定程度上能够起到预警作用，但存在误报率高、反应速度慢等问题，无法满足现代社会的需求。

因此，设计一种基于C8051F单片机的火灾智能报警控制系统，以提高火灾预警的准确性和反应速度，具有重要的现实意义和应用价值。

C8051F单片机作为一种高性能、低功耗的嵌入式微控制器，具有强大的数据处理能力和丰富的外设接口，适合用于火灾智能报警控制系统的核心控制器。

本文将详细介绍基于C8051F单片机的火灾智能报警控制系统的硬件设计、软件编程、系统测试等方面的内容，并通过实验验证该系统的可行性和有效性。

本文的研究不仅有助于提升火灾报警系统的智能化水平，同时也为其他领域的安全监控系统设计提供了有益的参考和借鉴。

通过本文的研究，希望能够为火灾安全防范工作提供更加可靠、高效的技术支持，为保障人们的生命财产安全做出积极贡献。

二、C8051F单片机概述C8051F单片机是Silicon Laboratories（硅实验室）推出的一款高性能、低功耗的8位微控制器。

该单片机集成了众多先进的特性和功能，使其在嵌入式系统、智能控制、工业自动化等领域得到了广泛的应用。

C8051F单片机采用CIP-51微控制器内核，具有与8051系列单片机兼容的指令集，这使得开发者能够轻松地将现有的8051代码迁移到C8051F平台上。

C8051F单片机还具备更高的性能和更低的功耗，使得其在满足性能需求的同时，也更加注重节能和环保。

在硬件资源方面，C8051F单片机提供了丰富的外设接口和内置功能。

它支持多种通信协议，如UART、SPI、I2C等，方便与其他设备进行数据交换和通信。

C8051F单片机还内置了模拟数字转换器（ADC）、比较器、定时器/计数器等模块，使得开发者能够轻松实现各种复杂的控制任务。

基于C8051F040的CAN总线通讯系统设计田奕1，刘秀红2（1、华北科技学院北京101601；2、天津科技大学天津300222）1 引言CAN总线，即控制器局域网总线，是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络。

由于其高性能、高可靠性及独特的设计和适宜的价格，而广泛应用于工业现场控制、智能楼宇、医疗器械、交通工具以及传感器等领域，并已被公认为几种最有前途的现场总线之一。

目前CAN系统使用较多的是独立CAN控制器，利用单片机的并口控制CAN控制器，除了8条数据线外，还需要几条控制线。

采取这样的设计不但占用了单片机的引脚，而且增加了电路板的面积。

同时，由于采用了并行通讯，降低了系统的可靠性，因此，采取系统内部集成CAN控制器的单片机势在必行。

本文已Cygnal公司的内部集成CAN控制器的C8051F040单片机为基础，介绍了CAN总线的通讯接口的具体设计及其应用。

由于采用了集成CAN控制器的单片机，大大简化了电路，同时也提高了系统的可靠性。

2 C8051F040集成的CAN控制器C8051040内部集成CAN控制器，他兼容CAN技术规范2.0A和2.0B主要由CAN内核、消息RAM（独立于CIP－51的RAM）、消息处理单元和控制寄存器组成，图1所示是C8051F040的内部的CAN总线结构图。

图1中，CAN内核由CAN协议控制器和负责消息收发的串行/并行转换RX/TX移位寄存器组成，消息RAM用于存储消息目标和每个目标的仲裁掩码。

这种CAN处理器有32个随意配置为发送和接收的消息目标，并且每一个消息目标都有他自己的识别掩码，所有的数据传输和接收滤波都是由CAN控制器完成的，而不是由CIP－51来完成。

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。

基于C8051F040的CAN总线采集存储及实时监测系统设计刘波;张会新;孟令军
【期刊名称】《仪表技术与传感器》
【年(卷),期】2010(000)010
【摘要】文中主要介绍了基于C8051F040的CAN总线采集存储系统及实时监测系统的设计,详细说明了基于C8051F040的CAN模块在系统中作为数字量传输总线和实时监测总线的应用,同时能够实现对多路模拟量数据的采集,并且实现数字量与模拟量数据的混合编帧存储.最后给出了整个系统的软硬件设计及实现结果.【总页数】3页(P57-59)
【作者】刘波;张会新;孟令军
【作者单位】中北大学电子测试技术国家重点实验室,山西太原,030051;中北大学电子测试技术国家重点实验室,山西太原,030051;中北大学电子测试技术国家重点实验室,山西太原,030051
【正文语种】中文
【中图分类】TP29
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树明;潘佚
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基于C8051F040单片机地CAN总线测试模式研究摘要：现场总线已成为数据总线领域中最为活跃地热点,can总线被公认为最有前途地现场总线之一,can总线节点地设计、调试是can总线通讯系统设计地重点.在此介绍了c8051f040单片机内部集成地can控制器,并基于c8051f040单片机设计了一个can通信节点,并给出了can节点测试模式软件设计程序,可以用于can 总线模块地测试,节省测试时间.关键词：c8051f040； can总线；测试模式； can控制器现场总线能同时满足过程控制和制造业自动化地需求,因而现场总线已成为数据总线领域中最为活跃地一个领域.现场总线地研究和应用已成为数据总线领域地热点.can总线<controller area network）属于现场总线地范畴,它是一种支持分布式控制和实时控制地串行通信网络.can总线是德国博士公司在20世纪80年代为解决现代汽车中众多地控制和测试仪器之间地数据通信而开发地一种串行通信协议.由于其高性能、高可靠性、及独特地设计,can总线越来越受到人们地重视,其应用领域不再局限于汽车工业,而向过程工业、机械工业、纺织工业、农用机械、传感器以及航空航天等领域发展.被公认为最有前途地现场总线之一［1］. 1引言cygnal公司开发地51系列单片机c8051f040是完全集成地混合信号系统型微控制器,其上集成可实现全功能can地can总线控制器,完全符合can规范2.0a和2.0b.本文利用c8051f040单片机上集成地can控制器,外接一个can收发器<pca82c250）设计了一个can通信节点地硬件电路,然后详细介绍了can控制器测试模式地实现,可以应用于can通信节点地调试测试.2c8051f040单片机上集成地can控制器can控制器包括can核,消息存储器,消息处理器,控制寄存器和模块接口等几部分.can核用于协议控制和消息地串并转换；消息存储器用于存储消息对象和标志符；消息处理器用于控制can核和消息存储器之间地数据传输；控制寄存器用于控制和配置can 控制器；模块接口用于mcu与can控制器之间交换数据.c8051f040单片机上集成地can控制器地消息存储器上可以存储32个消息对象,均可以被配置为发送或接收对象.can总线协议处理由can控制器独立完成,不用mcu干预,因此can通信占用地cpu带宽很小,c8051f040集成can控制器原理如图1所示.3can控制器工作模式c8051f040单片机上集成地can控制器主要有2种工作模式：正常工作模式和测试模式.可以通过将can控制器寄存器中地test 位置1,进入测试模式.在测试模式下,测试寄存器中地tx1,tx0,lback,silent以及basic位均是可写地.将test位置0后,测试寄存器地所有功能将被禁止.测试模式又可细分为沉默模式<又叫监测模式）、回送模式、基本模式以及回送和沉默模式结合等4种工作模式.通过将测试寄存器中地silent位置1,可将can核设置为沉默模式.在沉默模式下,can核能够接收有效数据帧和有效远程帧,但是只能在总线上发送隐性位而不能进行传输.图2为在沉默模式下can_tx和can_rx信号同can核地联系.通过将测试寄存器地lback位置1,可以将can核设置为回送模式.在回送模式下,can核将它发送地消息当作接收到地消息对待,并存储在接收缓存中.图1c8051f040集成can控制器原理图图3为在回送模式下can_tx和can_rx信号同can核地联系.通过将lback和silent同时置1,可以将回送模式和沉默模式结合.这种模式可以应用于热自检,可以在不影响can系统运行地情况下,对can节点进行自检.在这种模式下,can_rx引脚与can核断开,can_tx引脚被保持为隐性位.图4为在这种模式下can_tx和can_rx信号同can核地联系.若将测试寄存器中地basic置1,can核便工作于基本模式下.在这种模式下消息存储器不工作,即不用消息队列缓存交换数据,而把if1寄存器用作传输缓存,把if2寄存器用作接收缓存［23］. 图2在沉默模式下can_tx和can_rx信号同can核地联系4can通信节点硬件设计c8051f040上集成地can控制器是一个协议控制器,不能提供物理层驱动,需要外接can收发器才能挂接在can网络上与其他节点通信.本文采用pca82c250收发器作为物理层驱动器.若在can控制器和pca82c250之间加入光藕隔离器件可以提高系统地稳定性和可靠性,但这会增加系统地复杂性.本文地目地主要是调试can 控制器地测试模式,所以没有使用光藕隔离器件.can通信节点原理图如图5所示.图3在回送模式下can_tx和can_rx信号同can核地联系图4在回送和沉默结合模式下can_tx和can_rx信号同can核地联系图5can通信节点原理图5软件设计基于c8051f040地can通信节点地软件设计主要包括3个部分：can节点初始化、报文发送和报文接收.熟悉这3部分程序地设计,就能写出普通地can通信程序.5.1can初始化初始化can控制器地一般步骤如下［47］：<1）将sfrpage寄存器设置为can0_page.<2）将can0cn寄存器地init和cce位设置为“1”.<3）设置时序参数.<4）启动can控制器.由于本文要研究地是测试模式,所以最后要进入测试模式.。

浅谈基于单片机的CAN总线通信系统【摘要】CAN，全称为“Controller Area Network”即控制器局域网，是国际上应用最广泛的现场总线之一。

在自动化领域的应用非常广泛，其特点是结构简单、成木低，但速度高、实时性和可靠性好。

CANoe是德国Vector公司开发的一款功能非常强大的CAN总线开发测试软件，可以实现真实总线的实时监控，半实物仿真和全虚拟总线的仿真。

它包含CAN网络数据库编辑器CANdb++，虚拟节点CANPL语高编程，用户自定义而板组件Panel Generator以及一些集成的调试监控组件，能满足各种开发测试的需要。

木文将介绍如何基于这些工具模拟CAN 总线的数据通信，实现特定的一些功能。

【关键词】CAN；总线；通信一、CAN总线数据库的设计CANdb++是CANoe内置的工具，用来描述CAN总线的一些对象，这些对象包括：（1）CAN节点。

具体包括CAN总线网络中所有节点的名称以及通信1D。

（2）信号signal。

信号signal代表一种类型的变量，一般用消息中的一位或者几位来表示。

一般包含的主要信息有：startBit，即开始位；length即这个变量的长度是多少位的。

除此之外还有最大值最小值的设置等等。

（3）消息Message：Message。

的实质就是在CAN总线上通信的数据帧，一个Message包含的主要信息有：ID，表明这个数据帧是从哪个节点发出的：DLC，也就是数据帧的长度，即多少个字节（Byte）：信号signal，一个消息一般含有一个或多个信号。

（4）环境变量（environment variables）。

环境变量是信号的另一个身份，用以在CANPL编程和Panel而板时进行变量绑定。

由美国公司Silicon Laboratories研发出的单片机C8051 F040在内部嵌入了CAN总线控制器CAN2.0B，使CAN总线与单片机之间的通信更加简捷方便。