基于SJA1000的CAN节点设计v1.0

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产品应用笔记

Rev 1.0 Date:2006-12-21 基于SJA1000的CAN节点设计 Application Note 文件信息

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SJA1000，CTM系列隔离CAN收发器关键词

基于SJA1000的CAN节点设计摘要

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广州致远电子有限公司工业通讯网络事业部基于SJA1000的CAN节点设计广州致远电子有限公司

修订历史版本日期原因

Rev X1 2006-12-13 内部制定初稿

Rev 1.0 2006-12-15 第一次发布

1. 基于SJA1000的CAN节点设计..................................................................................................3

1.1 硬件设计电路....................................................................................................................3

1.1.1收发器隔离电路设计..............................................................................................3

1.1.2 CAN总线接口设计.................................................................................................4

1.2 软件设计............................................................................................................................5

程序清单1.1 定义片选地址...........................................................................................5

程序清单1.2 初始化SJA1000........................................................................................5

程序清单1.3 发送报文...................................................................................................6

2. 应用实例......................................................................................................................................7

3. 声明.............................................................................................................................................1

1. 基于SJA1000的CAN节点设计

1.1 硬件设计电路

CAN总线是一种最有前途的现场总线，因其优异性能而在工业控制、汽车电子、安防

等方面得到广泛应用。设计CAN-bus通讯接口是很重要的一个环节，设备的正确运行与其

密切相关。如图 1.1给出了一个实际的CAN-bus通讯单元电路图，电路结构为：

MCU（P89C52）＋CAN控制器（SJA1000）＋隔离CAN收发器（CTM Module）。

0000

产品应用笔记 0

Addr of SJA1000 : 0x7F0000 图 1.1 CAN-bus通讯单元原理图

如图 1.1所示，整个系统电源采用+5V电源输入，上电复位芯片（CAT810L）可保证

上电时正确的启动系统。微处理器采用PHILIPS的P89C52单片机，该系列单片机是80C51

微控制器的派生器件，采用先进的CMOS工艺制造，指令系统与80C51完全相同。CAN控

制器采用PHILIPS的SJA1000，SJA1000是一款独立的控制器，用于汽车和一般工业环境中

的控制器局域网络。它是PHILIPS半导体PCA82C200 CAN控制器(BasicCAN)的替代产品。

而且，它增加了一种新的工作模式(PeliCAN)，这种模式支持具有很多新特性的CAN 2.0B

协议，是目前市面上用的最广的一款CAN控制器。该电路中采用了隔离CAN收发器模块，

以确保在CAN总线遭受严重干扰时控制器能够正常运行，该模块介绍见以下1.1.1节收发

器隔离电路设计：

1.1.1 收发器隔离电路设计

1.1.1.1 常规设计

TXD1GND2VCC3RXD4Vref5CANL6CANH7S8U5TJA1050

R11470R410KR8470

R910KCAN_+5V

CAN_+5VVCC

CAN_V-

CANV-GND1Vin20V3+Vout4

U7B0505VCCVCCCANLCANHTX0

RX0CAN_V-

C5CAN_+5V

R10K3A2VCC8VE76

56N137

K3A2VCC8VE76

5U46N137接CAN总线

接CAN控制器

图 1.2 常规设计方案

在以往的设计中，一般可以采用两个高速光耦（6N137），实现电气上的隔离，一个电

源隔离模块（+5V转+5V），实现电源上的隔离，还需要计算电阻值的大小才能搭建出合理

的收发器隔离电路。需要注意的是仅有高速光电耦合器，却没有电源上的隔离，此时的隔离

将失去意义。由于这种方式存在着体积偏大，成本偏高，采购不便等缺点因此笔者采用了一

款隔离CAN收发器模块见以下1.1.1.2介绍：

1.1.1.2 新设计

产品应用笔记

VCCRX0TX0

电源模块、高速隔离、CAN收发器、总线保护于一体CGNDCANHCANL

VCC1GND2TXD3RXD4

CANH6

CANL7

CANG8CTM1050

接CAN总线接CAN控制器

图 1.3 隔离CAN收发器模块（CTM Module） CTM系列模块是集成电源隔离、电气隔离、CAN收发器，CAN总线保护于一体的隔

离CAN收发器模块，该模块TXD、RXD引脚兼容+3.3V、及+5V的CAN控制器，不需要

外接其他元器件，直接将+3.3V或+5V的CAN控制器发送、接收引脚与CTM模块的发送、

接收引脚相连接！如图 1.1所示为CTM1050与PHILIPS的SJA1000连接原理图，该电路采

用了隔离CAN收发器模块，有了隔离CAN收发器，就可以很好地实现CAN-bus总线上各

节点电气、电源之间完全隔离和独立，提高了节点的稳定性和安全性。

CTM系列隔离CAN收发器共有8个型号，带“T”后缀表示内部集成双TVS总线保护元

件，可以较多地避免由于浪涌、干扰引起的总线错误或元件故障。

表格 1.1 隔离CAN收发器列表型号说明

CTM1050 高速隔离CAN收发器 CTM1050T 带TVS保护的高速隔离CAN收发器 CTM1040 高速隔离CAN收发器

CTM1040T 带TVS保护的高速隔离CAN收发器

CTM8250 通用隔离CAN收发器

CTM8250T 带TVS保护的通用隔离CAN收发器

CTM8251 通用隔离CAN收发器

CTM8251T 带TVS保护的通用隔离CAN收发器

优点：成本比分立元件低，简化设计，稳定可靠。

1.1.2 CAN总线接口设计

如图 1.1所示，当该节点处于网络终端时，电阻RT1是必需的，该电阻阻值为120Ω，

称为终端电阻。当选择屏蔽电缆线时，屏蔽电缆线的屏蔽层可接FGND引脚，也可以将屏

蔽层单点接地，其中RC1及CR1为耐高压的电阻、电容，具有滤波等作用。

图 1.4 屏蔽层连接示例图

1.2 软件设计

在软件编写之前需先确定SJA1000的基地址及复位引脚，然后正确的初始化SJA1000，

填写要发送的CAN报文，使能发送请求，即可进行CAN自发自收实验。本例程仅为简单

的自发自收CAN报文程序，如图 1.5所示为操作SJA1000自发自收流程图，其中加阴影框

内是必需的初始化部分。

图 1.5 发送报文流程

如图 1.1所示，P89C52单片机的P1.6口作为SJA1000的硬件复位IO口，SJA1000的

片选地址为P2.7口，由于SJA1000与微处理器的接口是以外部存储器的方式，所以以下的

基址定义为0X7F00，用户应根据自己的实际电路来进行调整。以下程序是在PeliCAN函数

库基础上提供的用户可操作例程。

程序清单1.1 定义片选地址 sbit RST_SJA1000 = P1^6;//SJA1000硬件复位

#ifdef _GLOBAL_SJA1000_PELI_

extern unsigned char xdata CAN_SJA_BaseAdr; //定义SJA1000的片选基址

extern unsigned char xdata *SJA_CS_Point;

#else

unsigned char xdata CAN_SJA_BaseAdr _at_ 0x7F00;//定义SJA1000的片选基址

unsigned char xdata *SJA_CS_Point ; //指针指向空

#endif

程序 1 定义片选地址

程序清单1.2 初始化SJA1000 SJA1000_Config_Normal()

{

BTR0=0x00;

BTR1=0x14; //设置为1M波特率通信

SJAEntryResetMode(); //进入复位模式

WriteSJAReg(REG_CAN_CDR,0xc8); //配置时钟分频寄存器，选择PeliCAN模式

WriteSJAReg(REG_CAN_MOD,0x05); //配置模式寄存器，选择双滤波、自发自收模式

基于CAN总线的智能车的设计与实现

基于 CAN 总线的智能车的设计与实现

控制器局域网络 CAN（Controller Area Network）是德国 BOSCH 公司为解

决现代汽车中众多电子设备之间的数据交换而开发的一种串行数据通信协议，

它具有高可靠性和良好的错误检测能力。汽车上主要有高速（500 kb/s）和低速

（125 kb/s）两种 CAN 总线，这两种总线通过网关连接，实现两个局域网间的

数据共享。目前，随着对系统复杂化、精细化的要求越来越高，传统的集中控

制从实时性和可靠性上越来越不能满足要求，分布控制逐渐得到了广泛应用。

分布控制就是系统由一个主控制器和若干个分控制器组成，分控制器分别处理

一部分系统功能，以并行或串行的方式与主控制器进行数据和信息的交互。1

系统的总体设计本设计主要完成了智能车在预先铺贴的道路上行驶。整个系统

硬件组成框图如图 1 所示，包括采集节点和控制节点，它们之间通过 CAN 总

线完成数据的交互。采集节点通过传感器采集道路信息，经过信号调理电路传

送到微控制器，微控制器对信息进行处理后把数据发送到 CAN 总线上。控制

节点读取总线上的数据并转换成控制命令，控制执行机构以确保智能车不偏离

道路并且保持较高的速度。2 节点的硬件接口设计

2.1 采集节点 SST89E564RD 与 CAN 总线接口 SST89E564RD 自身不具有

CAN 模块，因此扩展了 CAN 总线控制器，通过 CAN 总线收发器接入总线。

本设计采用的 CAN 控制器是 SJA1000，其兼容 CAN2.0B 协议，通过单片机对

其进行初始化，主要实现数据的接收和发送等通信任务。收发器选用

PCA82C250，它是一种应用广泛的 CAN 控制器与物理总线间的接口芯片，能

够对总线的信息进行差动发送和接收。为了进一步提高系统的抗干扰能力，在

PCA82C250 和 SJA1000 之间用高速光耦 6N137 进行隔离，以降低由于不同节

基于CAN总线的火灾智能监控系统设计

龙源期刊网

基于CAN总线的火灾智能监控系统设计

作者：尚姝钰刘金桂

来源：《数字技术与应用》2012年第11期

摘要：基于CAN总线和智能控制技术，设计了一种基于CAN总线的火灾实时监控报警系统。本设计采用主从式结构。主节点具有液晶显示功能；从节点负责温度、气体浓度采集并具有联动灭火功能。本系统与传统火灾监控系统相比具有突出的可靠性、实时性和灵活性，具有较高的应用价值。

关键词：火灾报警 CAN总线实时监控 SJA1000

中图分类号：TP277 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2012）11-0026-01

随着我国经济的发展，建筑物的火灾隐患也日益增多。传统火灾探测报警系统大多是采用RS485通信方式，用一种温度传感器监测现场环境。本文研究的基于CAN总线的火灾智能监控系统与RS485总线相比，可靠性、实时性都有提升，同时也解决了总线控制、冲突检测、等方面的问题。

CAN总线是一种多主方式的串行通讯总线，具有高通讯速率、高抗电磁干扰性的特点，并且能够检测出可能产生的错误，保证了实时通讯的可靠性。CAN总线在可靠性和实时性方面都有着RS485总线无法比拟的优点。

1、系统的总体设计

该系统采用温度传感器、烟雾传感器采集的两种信息参数，作为火灾发生的早期信号复合判断标准。当产生烟雾但火势还不明显的时候，温度传感器探测到现场的环境温度升高，当烟雾浓度超过感烟探测器的阈值时，控制器接收到信号，并进行灭火动作执行，即控制喷头喷水。

为了增强数据传输的可靠性和实时性，本系统采用CAN总线作为通信方式，设计以下主节点、从节点的系统模块。

主节点模块主要负责接收各个从节点的信息数据，并发送各种对应的显示信息，同时定时检测各从节点的工作情况。从节点模块主要负责监测现场的火灾信号，若发现火灾早期信号就向主节点发送火警的信息并控制相应执行设备工作；若无火灾信号，则定时向主节点发送从节点对应的验证信号。系统结构框图如图1所示。龙源期刊网

FPGA实现CAN总线通信节点设计

FPGA 实现 CAN 总线通信节点设计

在项目的特殊环境要求下， CAN 总线通信要求使用 FPGA 作为系统

中的主控制器，较之传统设计使用的单片机， FPGA 能够在速度和体积上有

更好的适应性。FPGA 一方面减少了电路板的复杂程度，缩短了实现周期; 另

一方面，其丰富的资源、超高的性能和灵活的可编程性，提高了整个设备的

可靠性，大大增强了电路板设计的灵活性和可扩展性。文中通过设计 FPGA

的接口电路，并利用 Verilog 语言来编程实现 CAN 节点之间的通信功能。

1 CAN 接口硬件设计

1.1 CAN 节点的系统构成

一般来说，每个 CAN 模块能够被分成 3 个不同的功能块，其结构如

图 1 所示。CAN 总线收发器提供 CAN 协议控制器与物理总线之间的接口，

控制从 CAN 控制器到总线物理层或相反的逻辑电平信号。它的性能决定了总

线接口、总线终端、总线长度和节点数，是影响整个总线网络通信性能的关

键因素之一。CAN 控制器执行在 CAN 规范里规定的完整的 CAN 协议，它

通常用于报文缓冲和验收滤波，对外具有与主控制器和总线收发器的接口。

主控制器负责执行应用的功能，例如控制命令的发送、读传感器和处理人机

接口等。它通过对 CAN 控制器进行编程，来控制 CAN 总线的工作方式和工

作状态，以及进行数据的发送和接收。

图 1 CAN 模块系统构成

1.2 接口电路设计

接口电路如图 2 所示。SJA1000 的 AD0~ AD7 地址数据复用端口、ALE

SJA1000调试之路

回想下我的调试之路曾是痛苦的，因为总是无限接近于成功，但却不知道要无限多久，苦苦等待

通的那一瞬间…，等了一个月终于成功了，现在就与大家分享下调试的经历。

想切入SJA1000，那必须从最基本的通讯入手，如果两个节点能通讯，那接下来的问题都好办了：

问题一，首先谈谈如何构建一个节点（中间借用了一些高手的资料），SJA1000是作为外部RAM

扩展来使用的。必须熟悉CAN总线控制器SJA1000的管脚，这是一位高人写好的SJA1000特权笔记。

AD0-AD7是地址/数据复用总线。因为这个电路是把SJA1000做外部RAM扩展了，所以它的电路连接也

势必要符合外部RAM的连接要求。先补一下外部扩展RAM的知识，然后再谈这个电路就容易多了：51

单片机外部RAM的扩展最多是可以寻址64KB的，也就是最多可以有16条地址线来寻址，P0口是低八位地址扩展口，P2口是高八位地址扩展口。如果外部RAM不需要用到全部16条地址线（SJA1000就只

有8条地址线），那么只要把低位地址线和外部RAM的相应地址线连接，高位的地址线在寻址时都默认

为1，比如这里的SJA1000，它的8条地址线是和P0口相连接的，所以对SJA1000的寄存器寻址时的地

址应该是FF00H-FFFFH，但是为什么PIAE提供的程序里的地址定义却是FE00H-FEFFH呢？这就要讨

论CS信号的连接问题了，我们知道，CS是片选输入信号，只有当它是低电平时才能访问SJA1000。再看看它和谁连了？是P2.0口，正好是地址线高八位的最低位，如果按常理来说，寻址FF00H，那么P2.0

就是高电平，SJA1000就不能被访问。所以寻址FE00H时才选通SJA1000，这时才是SJA1000寄存器

的地址。换言之，如果乃用的是我的电路，基址就是0x7F00。

这是一个节点的硬件电路：

CAN通信模块是CAN节点硬件电路的核心模块，主要由CAN控制器SJA1000和CAN收发器

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