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基于CAN 总线的智能节点设计朱悦涵，林立，邵明（福建工程学院福建福州350108）摘要：应用51单片机为控制核心结合其他的器件设计了一种能连接于CAN 总线上的智能节点。
通过单片机控制CAN 总线控制器SJA1000，并进一步通过CAN 总线收发器PCA82C250，实现该智能节点与CAN 总线的通信。
此外通过对MCS-51单片机的I/O 进行相应的扩展，使该智能节点具有了8输入和8输出的控制端口。
最终完成该智能节点并通过实际测试，验证了其实用性。
关键词：CAN 总线；智能节点；MCS-51；SJA1000中图分类号：TP336文献标识码：A文章编号：1674－6236（2012）24-0090-03Design of intelligent node based on CAN busZHU Yue -han ，LIN li ，SHAO Ming（Fujian University of Technology ，Fuzhou 350108，China ）Abstract:The thesis introduces a design of a kind of an intelligent node ，which is used to communicate with CAN bus.Single -chip microcomputer MCS -51is applied as a central controller ，of which other devices operate under control.Applying the Single -chip microcomputer to control CAN bus controller SJA1000realizes the communication with CAN bus ，through the CAN bus transceiver PCA82C250.Through I/O extension of MCS -51MCU ，the intelligent node has the control port of eight inputs and eight outputs.At last the practicability of the intelligent node has been verified by the practical tests.Key words:CAN bus ；intelligent node ；MCS-51；SJA1000收稿日期：2012-10-09稿件编号：201210026作者简介：朱悦涵（1981—），男，福建福州人，硕士，助教。
基于 ADμC812 的 CAN 总线智能节点的设计 摘要介绍了一种用单片机 μ812、 总线控制器 1000 和总线驱动器 82250 组成的总线智能节点的设计方案，给出了该节点的硬件结构和软件设计方 法，同时介绍了总线的主要特点。
关键词总线；μ812；数据采集卡１ 引言ＣＡＮＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ总线协 议最初是以研发和生产汽车电子产品著称的德国ＢＯＳＣＨ公司开发的， 它是一种支持分布式实时控制系统的串行通信局域网。
目前，ＣＡＮ总线以其高性能、高可靠性、实时性等优点，而被广泛 应用于控制系统中的检测和执行机构之间的数据通信中。
ＣＡＮ总线具有以下一些技术特性●多主方式工作，采用非破坏性的 基于优先权的总线仲裁技术； ●借助接收滤波可实现多地址的帧传送； ● 数据采用短帧结构，抗干扰性强，数据帧的信息ＣＲＣ校验及其它错误检 测措施完善； ●发送期间丢失仲裁或由于出错而遭破获的帧可以自动重发； ●严重错误时可自动关闭总线功能，以使总线其它操作不受影响。
范文先生网收集整理ＣＡＮ总线符合ＩＳＯ１１８９８标准，最大传 输速率为１ＭＢ／ｓ时 传输距离最大为４０ｍ；传输速率为５ｋＢ／ｓ时的最大传输距离为１０ｋｍ。
ＣＡＮ总线的传输介质可为双绞线、同轴电缆等。
由于ＣＡＮ总线是一种很有发展前景的现场总线，因此 得到了国际上很多大公司的支持，加之基于ＣＡＮ总线的硬件接口简单，编程方便， 系统容易集成。
因此 它特别适用于系统分布比较分散、实时性要求高、现场环境干扰大的场合。
２ 系统结构由于ＣＡＮ总线采用多主方式工作，所以它具有与ＤＣＳ控 制系统不一样的拓扑结构。
其控制系统的构成由计算机和智能节点组成，图１所示是其系统结构。
该系统最大的特点就是所有的节点包括上位ＰＣ机都能以平等的地 位挂接在总线上。
一个ＣＡＮ总线节点通常至少包括三个部分，即负责节点任务控制的 单片机、ＣＡＮ总线控制器以及ＣＡＮ总线收发器。
《自动化技术与应用》２００８年第２７卷第７期Techniques of Automation & Applications | 9CAN 总线智能节点设计宋清昆，吴立松（哈尔滨理工大学 自动化学院，黑龙江 哈尔滨 １５００８０）摘 要：ＣＡＮ总线节点是网络上的信息接收和发送站，智能节点就是能通过编程设置工作方式，波特率等参数，本文给出了基于ＣＡＮ控制器ＳＡＪ１０００的智能节点的硬件电路设计、软件结构设计以及一种高精度信号调理电路设计。
关键字：ＣＡＮ总线；智能节点；ＳＡＪ１０００中图分类号：ＴＰ３３６ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００３－７２４１（２００８）０７－０００９－０３CAN Bus-Based Intelligent NodeSONG Qing-kun,WU Li-song(Automation College,Habin Univ.Sci and tec.Habin 150080,China)Abstract: This paper presents an intelligent node based on CAN controller SAJ1000. A high-accuracy singal conditioner is alsopresented .Keyword: CAN bus; intelligent node; SAJ1000收稿日期：２００８－０１－１１１ 引言现场总线是当今自动化领域技术发展的热点之一，被誉为自动化领域的计算机局域网络，已成为工业数据总线的一个新热点［１］。
ＣＡＮ总线技术属于现场总线的范畴。
它是２０世纪８０年代初德国的ＢＯＳＣＨ公司用来解决汽车内部的复杂硬件信号接线问题的一种串行通信网络。
它以实时性、高可靠性、强抗干扰性、低成本等特点得到了人们的重视［２］。
ＣＡＮ总线与其它几种现场总线比较而言，是最容易实现、价格最为低廉的一种，但其性能并不比其它现场总线差。
基于CAN总线智能节点的设计
CAN 总线最早是德国的BOSCH 公司为解决汽车的监测，控制系统而设计的。
现在，已由汽车行业扩展到过程工业，机械工业，机器人和楼宇自动化等领域。
总结各个领域中的应用实例，CAN 通信设计的关键在于各个通信模块的设计与实现。
通信信号一般有模拟量输入／输出(电压电流采集模块)，开关
量输入＼输出，数字量输入＼输出(如计数器模块)等。
本文重点就模拟量输入
模块和开关量输入模块的设计，采用具有CAN 接口的C8051F550 单片机作为系统设计的从节点，用来采集模拟量和开关量，实现与上位机中央控制器的通信。
1 CAN 总线通信网络系统
如图1 所示，本设计中通过带有终端器(120 欧电阻)的通信介质(双绞线)将上位机和底层模块连接起来。
实验中，终端电阻和双绞线阻抗的匹配确保了数据信号不会在总线的两端反射。
上位机(主节点)采用USB—CAN 接口适配器(型号GYB507)，使PC 机直接通过USB 接口就可连入CAN 总线网络，成为一个标准的CAN 节点。
配合总线通信测试软件CANtool 的使用，可直接配置PC 机的发送与接收状态，通信速率和报文滤波功能等。
同时，还可实时监测显示网络中各从节点与PC 机的数据通信，应用简单、方便。
图1 CAN 总线通信网络结构
2 智能节点硬件设计
传统的从节点设计是将CPU 与CAN 总线控制器和总线收发器相连后再连入总线网络，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，很多单片机厂商都将CAN 控制器集成在单片机上。
本文中选。
1 引言can（controller area network）即控制器局域网络，最初是由德国bosch公司为解决汽车监控系统中的自动化系统集成而设计的数字信号通信协议，属于总线式串行通信网络。
由于can总线自身的特点，其应用领域由汽车行业扩展到过程控制、机械制造、机器人和楼宇自动化等领域，被公认为最有发展前景的现场总线之一。
can总线系统网络拓扑结构采用总线式结构，其结构简单、成本低，并且采用无源抽头连接，系统可靠性高。
本设计在保证系统可靠工作和降低成本的条件下，具有通用性、实时性和可扩展性等持点。
2 系统总体方案设计整个can网络由上位机（上位机也是网络节点）和各网络节点组成（见图1）。
上位机采用工控机或通用计算机，它不仅可以使用普通pc机的丰富软件，而且采用了许多保护措施，保证了安全可靠的运行，工控机特别适合于工业控制环境恶劣条件下的使用。
上位机通过can总线适配卡与各网络节点进行信息交换，负责对整个系统进行监控和给下位机发送各种操作控制命令和设定参数。
网络节点由传感器接口、下位机、can控制器和can收发器组成，通过can收发器与总线相连，接收上位机的设置和命令。
传感器接口把采集到的现场信号经过网络节点处理后，由can收发器经由can总线与上位机进行数据交换，上位机对传感器检测到的现场信号做进一步分析、处理或存储，完成系统的在线检测，计算机分析与控制。
本设计can总线传输介质采用双绞线。
图 1 can总线网络系统结构3 can总线智能网络节点硬件设计本文给出以arm7tdmi内核philips公司的lpc2119芯片作为核心构成的智能节点电路设计。
该智能节点的电路原理图如图2所示。
该智能节点的设计在保证系统可靠工作和降低成本的条件下，具有通用性、实时性和可扩展性等特点，下面分别对电路的各部分做进一步的说明。
图2 can总线智能网络点3.1 lpc2119处理器特点lpc2119是philips公司推出的一款高性价比很处理器。
CAN总线系统智能节点设计作者：邹继军饶运涛信息工程系华东地质学院摘要：CAN总线上的节点是网络上的信息接收和发送站；智能节点能通过编程设置工作方式、ID地址、波特率等参数。
它主要由单片机和可编程的CAN通信控制器组成。
本文介绍这类节点的硬件设计和软件设计；其中软件设计包括SJA1000的初始化、发送和接收等应用中的最基本的模块子程序。
关键词：总线节点CAN 控制器引言：CAN (Controller Area Network)总线，又称控制器局域网，是Bosch公司在现代汽车技术中领先推出的一种多主机局部网，由于其卓越的性能、极高的可靠性、独特灵活的设计和低廉的价格，现已广泛应用于工业现场控制、智能大厦、小区安防、交通工具、医疗仪器、环境监控等众多领域。
CAN已被公认为几种最有前途的现场总线之一。
CAN总线规范已被ISO国际标准组织制订为国际标准，CAN 协议也是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，但由于CAN总线极高的可靠性，从而使应用层通信协议得以大大简化。
CAN总线与其他几种现场总线比较而言，是最容易实现、价格最为低廉的一种，但其性能并不比其他现场总线差。
这也是目前CAN总线在众多领域被广泛采用的原因。
节点是网络上信息的接收和发送站，所谓智能节点是由微处理器和可编程的CAN控制芯片组成，它们有两者合二为一的，如芯片P8XC592，也有如本文介绍的，独立的通信控制芯片与单片机接口，后者的优点是比较灵活。
当然，也有不要微处理器的节点。
下面以CAN通信控制器SJA1000为例，对CAN总线系统智能节点硬件和软件设计作一个全面的介绍。
CAN 通信控制器SJA1000 功能简介CAN的通信协议主要由CAN控制器完成。
CAN控制器主要由实现CAN总线协议的部分和实现与微处理器接口部分的电路组成。
对于不同型号的CAN总线通信控制器，实现CAN协议部分电路的结构和功能大多相同，而与微处理器接口部分的结构和方式存在一些差异。
CAN智能节点的设计摘要总线是一种流行的实时性现场总线，文中提出了一种基于430单片机，并以2510为控制器的智能节点设计方案，该方案利用430通过标准接口可实现对2510的控制，并能够完全实现总线规范。
关键词智能节点；430；2510；数据通信１引言ＣＡＮ总线是控制器局域网ＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒＡｒｅａＮｅｔ-ｗｏｒｋ总线的简称，它属于现场总线范畴，是一种能有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络，它可将挂接在现场总线上作为网络节点的智能设备连接成网络系统，范文先生网收集整理并进一步构成自动化系统，从而实现基本的控制、补偿、计算、参数修改、报警、显示、监控、优化及控管一体化的综合自动化功能。
ＣＡＮ总线智能节点在分布式控制系统中起着承上启下的作用。
它位于传感器和执行机构所在的现场，一方面和上位机ＰＣ或者工控机进行通信，以完成数据交换；另一方面又可根据系统的需要对现场的执行机构或者传感器进行控制和数据采集。
它常常将一些简单的过程控制程序放在底层模块中，从而减少了通信量，提高了系统控制的实时性。
因此，智能化模块设计在ＣＡＮ系统中有着十分重要的作用。
本文将给出一种用ＭＳＰ４３０单片机和ＭＣＰ２５１０ＣＡＮ控制器组成的总线智能节点的设计方案见图１，该方案中的单片机和ＣＡＮ控制器通过标准的ＳＰＩ接口进行通信，因此，该节点能够完成对被控器件的数据采集上报，并接受上位机的命令，进而进行解析以完成对执行机构的控制。
为了调试简单，本方案作了一些改动一是使ＭＣＰ２５１０工作在环回模式，也就是数据由发送缓存直接发送到接收缓存，由于不经过ＣＡＮ收发器和ＣＡＮ总线，而只是使用了它的一个发送缓存和一个接收缓存，因而方便了调试；二是把被控器件的数据采集和对执行机构的控制部分略去，而这些功能在以后可以方便地添加，这样，在实际使用时，只要对程序稍作修改就可应用。
２硬件设计本设计的整个接口模块主要由两部分组成ＣＡＮ控制器ＭＣＰ２５１０和微控制器ＭＳＰ４３０。
基于CAN总线分布式控制系统智能节点的设计前言现场总线是当今自动化领域技术发展的热点之一，被誉为自动化领域的计算机局域网。
它的出现为分布式控制系统实现各节点之间实时、可靠的数据通信提供了强有力的技术支持。
CAN(Controller Area Network)属于现场总线的范畴，它是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络。
较之目前许多RS-485基于R线构建的分布式控制系统而言，基于CAN总线的分布式控制系统在以下方面具有明显的优越性：首先，CAN控制器工作于多主方式，网络中的各节点都可根据总线访问优先权(取决于报文标识符)采用无损结构的逐位仲裁的方式竞争向总线发送数据，且CAN协议废除了站地址编码，而代之以对通信数据进行编码，这可使不同的节点同时接收到相同的数据，这些特点使得CAN总线构成的网络各节点之间的数据通信实时性强，并且容易构成冗余结构，提高系统的可靠性和系统的灵活性。
而利用RS-485只能构成主从式结构系统，通信方式也只能以主站轮询的方式进行，系统的实时性、可靠性较差；其次，CAN总线通过CAN控制器接口芯片82C250的两个输出端CANH和CANL与物理总线相连，而CANH端的状态只能是高电平或悬浮状态，CANL端只能是低电平或悬浮状态。
这就保证不会出现象在RS-485网络中，当系统有错误，出现多节点同时向总线发送数据时，导致总线呈现短路，从而损坏某些节点的现象。
而且CAN节点在错误严重的情况下具有自动关闭输出功能，以使总线上其他节点的操作不受影响，从而保证不会出现象在网络中，因个别节点出现问题，使得总线处于“死锁”状态。
而且，CAN具有的完善的通信协议可由CAN控制器芯片及其接口芯片来实现，从而大大降低系统开发难度，缩短了开发周期，这些是只仅仅有电气协议的RS-485所无法比拟的。
另外，与其它现场总线比较而言，CAN总线是具有通信速率高、容易实现、且性价比高等诸多特点的一种已形成国际标准的现场总线。
