总线产品讲座
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手把手教你设计CAN总线系列讲座(2)—CAN总线智能节点的设计在远程测控系统中,都要通过传感器或其他测量装置获取环境或相关的输入参数,传送到处理器,经过一定的算法,做出相应的控制决策,启动执行机构对系统进行控制,基于CAN总线的测控系统将单个测控设备变成网络节点,将控制系统中所需的基本控制、运行参数修改、报警、显示和监控等功能分散到各个远程节点中。
因此总线上的节点应该具有总线通信功能和测控功能,这必然离不开微处理器。
我们把具有这类功能的节点叫智能节点。
1 CAN网络节点结构和SJA1000的应用结构图一般把每个CAN模块分成不同的功能块。
这里以分布式恒温控制节点构成的CAN图1 CAN总线控制网络结构图控制网络为例(如图1所示),分析一下基于CAN总线的分布式网络节点的结构。
CAN节点由微处理器、CAN控制器SJA1000、光耦6N137模块和CAN驱动器82C50构成。
CAN控制器SJA1000执行在CAN规范里规定的完整的CAN协议,用于报文的缓冲和验收过滤,负责与微控制器进行状态、控制和命令等信息交换;在SJA1000下层是CAN收发器PCA82C50,它为CAN控制器和总线接口,它控制从CAN控制器到总线物理层或相反的逻辑电平信号,提供对总线的差动发送和对CAN控制器的差动接收功能。
光耦6N137起隔离作用。
图2 SJA1000的结构图所有这些CAN模块都由微处理器控制,它负责执行应用的功能,负责控制执行器(比如加热设备)、读传感器(比如温度)和处理人机接口。
如图2是SJA1000的应用结构图。
在CAN规范里,CAN核心模块控制CAN帧的发送和接收。
接口管理逻辑负责连接外部微处理器,该控制器可以是单片机、DSP或其他器件。
经过SJA1000复用的地址/数据总线访问寄存器和控制读写选通信号。
SJA1000的发送缓冲器能够存储一个完整的报文(扩展的或标准的)。
当微处理器初始化发送接口管理逻辑,CAN核心模块就会从发送缓冲器读CAN报文。
CAN总线作为一种工业界的流行总线广泛应于工业自动化、多种控制设备、交通工具、医疗仪器以及建筑、环境控制等各个行业中,它是是一种多主机局域网,所以这样一种总线的潜力是很巨大的,接下来将写几篇入门的小文章,来介绍一下CAN的学习和开发方法,主要是配合我们的开发板,其实入门还是很容易的,通过这几篇文章如果你能建立起一个初步的概念,能够自己搭起自己的一个节点(包括硬件和软件),那就说明你学会了CAN的基本开发技术,实际的工业现场CAN的开发不是那么简单,包括很多要考虑的因素如隔离、可靠性等,但是我们作为初学者建立起基本的概念还是很重要的,基础一旦打好,等到了实际工作中,就会如鱼得水,所以希望正要或是想开发CAN的朋友们能够喜欢这一系列小文章,如果某一篇甚至是某一句话能够给你带来启迪,那将是我最最高兴的,希望大家踊跃评论或是参与讨论,给我一下写下去的信心,呵呵,可以加入我们的群。
下面正题正式开始喽!第一篇,当然要介绍一下什么是“能”总线(CAN总线)呵呵图1. 汽车中的CAN“身影”一、什么是CAN ?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。
最初,CAN被设计作为汽车环境中的微控制器通讯,在车载各电子控制装置ECU之间交换信息,形成汽车电子控制网络。
比如:发动机管理系统、变速箱控制器、仪表装备、电子主干系统中,均嵌入CAN 控制装置。
一个由CAN 总线构成的单一网络中,理论上可以挂接无数个节点。
实际应用中,节点数目受网络硬件的电气特性所限制。
例如,当使用Philips P82C250作为CAN收发器时,同一网络中允许挂接110个节点。
CAN 可提供高达1Mbit/s的数据传输速率,这使实时控制变得非常容易。
另外,硬件的错误检定特性也增强了CAN的抗电磁干扰能力.二、CAN 是怎样发展起来的?CAN最初出现在80年代末的汽车工业中,由德国Bosch公司最先提出。