CAN总线通讯基于51单片机应用第一章 前 言
1.1 概述
控制器局域网（CAN－Controller Area Network）属于现场总线（Fieldbus）的范畴，是众多的属于现场总线标准之一，它适用于工业控制系统，具有通信速率高、可靠性强、连接方便、性能价格比高等诸多特点。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，以其短报文帧及CSMA/CD-AMP（带有信息优先权及冲突检测的载波监听多路访问）的MAC（媒介访问控制）方式而倍受工业自动化领域中设备互连的厚爱。CAN的应用范围遍及从高速网络到低成本的多线路网络，它可以应用于汽车系统、机械、技术设备和工业自动化里几乎任何类型的数据通信。
随着计算机硬件、软件及集成电路技术的迅速发展，同时消费类电子产品、计算机外设、汽车和工业应用等的需求不断增加。高速、高可靠和低成本的通信介质的要求也随之提高。现场总线是当今自动化领域技术发展的热点之一，它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。
微处理器中常用的串行总线是通用异步接收器传输总线(UART)、串行通信接口(SCI)、同步外设接口(SPI)、内部集成电路(I2C)和通用串行总线(USB)，以及车用串行总线，包括控制器区域网(CAN)和本地互连网(LIN)等。这些总线在速度、物理接口要求和通信方法学上都有所不同。
在计算机数据传输领域内，长期以来使用的通信标准，尽管被广泛使用，但是无法在需要使用大量的传感器和控制器的复杂或大规模的环境中使用。控制器局部网CAN(CONTROLLER AERANETW0RK)就是为适应这种需要而发展起来的。随着汽车电子技术的发展，消费者对于汽车功能的要求越来越多，汽车上所用的电控单元不断增多，电控单元之间信息交换的需求，使得电子装置之间的通讯越来越复杂，同时意味着需要更多的连接信号线，这就促进了车用总线技术的发展。CAN
第２７卷第５期 ２００７年９月 核电子学与探测技术 Ｎｕｃｌｅａｒ Ｅ１ｅｃｔｒｏｎｉｃｓ｛ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｖｏｋ ２７ Ｎｏ．５
ｓｅｐ． ２００７
基于ＣＡＮ总线分布式环境监测控制系统设计
陈 宇，温欣玲
（郑州航空工业管理学院机电工程系，河南郑州４５００１５）
摘要：本文介绍了利用单总线连接温湿度传感单元，单片机ＡＴ８９Ｃ５２作为核心控制器进行检测信 号处理和执行设备驱动控制，同时控制ＣＡＮ总线控制器ＳＪＡＩＯ００／收发器ＰＣＡ８２Ｃ２５０构成的ＣＡＮ总 线通信系统进行数据传输，通过ＵＳＢＣＡＮ控制器ＰＤＩＵＳＢＤ１２将上位ＰＣ机与控制系统连接，完成分布 式环境温湿度智能监测控制系统设计。通过实验测试，对数据进行计算得出系统温度检测误差低于± ０．４。Ｃ，湿度检测误差小于±２ ，较好地满足了设计要求。文章详细介绍了系统构成、部分软硬件设计 方法。系统可应用于粮食、货物仓储，纺纱车间，图书馆等环境监测调节、报警监控等。 关键词：ＡＴ８９Ｃ５２；ＣＡＮ总线；单总线；环境监测；温湿度 中图分类号：ＴＰ２１２ 文献标识码： Ａ 文章编号：０２５８－０９３４（２００７）０５—０９９５－０５
温湿度控制在现代楼宇、化纤工业、纺织工
业、粮库仓储等不可缺少的公用工程。对温湿
度的精确检测和远距离传输越来越受到人们的
重视。针对这一情况，研制一种高精度、高稳定
性、低成本且实用的分布式环境温湿度检测控
制系统显得非常重要。本系统装置可任意设定
２Ｏ℃～６Ｏ℃温度值和２ｏ ～９８ 相对湿度值，
各测控节点温湿度传感通过单总线连接完成环
境的温湿度采集，通过单片机控制现场加热、通
风设备等的开启与关闭，利用ＣＡＮ总线实现
各测控节点与ＰＣ机的实时通信。设计系统具
有结构简单、可靠性高、成本低、实时性好、安装
维护方便且便于功能扩展等优点，提高了管理
水平和工作效率。
１系统组成与工作原理
CAN总线分析仪Kvaser Linx
将Kvaser Linx连接到Kvaser 现场总线上，即可分析J1587、LIN、K-Line、SWC 或 LS总线网络，其优越的兼容性、灵活性和可靠性，极大的方便了各种总线的分析，目前市场上尚只有Kvaser Linx J1587
Kvaser Linx LIN适用于LIN 2.0和LIN 1.x.
Kvaser Linx J1587适用于 SAE J1587/1708.
Kvaser Linx K-line适用于ISO 9141.
Kvaser Linx SWC适用于SAE J2411, GMLAN.
Kvaser Linx LS适用于ISO 11898-3 (故障容忍CAN).
Kvaser Linx Analog I/O适用于从0到24伏的输入电压．
一般特点
塑模造的9针DSUB母连接器带大拇指螺钉
塑模造的9针DSUB公连接器
紧凑的塑料外壳
适用于Kvaser的高速CAN接口
特别适合于 Kvaser Memorator Professional, Kvaser USBcan Professional
产品版本
Kvaser Linx J1587 (Schedule for Item no. 00389-7)
Kvaser Linx LIN (Schedule for Q1, 2007)
Kvaser Linx K-line (Schedule for Q1, 2007)
Kvaser Linx SWC (Schedule for Q1, 2007)
Kvaser Linx LS (Schedule for Q1, 2007) CAN总线基本概念
CAN 是Controller Area Network 的缩写（以下称为CAN），是ISO国际标准化的串行通信协议。在当前的汽车产业中，出于对安全性、舒适性、方便性、低公害、低成本的要求，各种各样的电子控制系统被开发了出来。由于这些系统之间通信所用的数据类型及对可靠性的要求不尽相同，由多条总线构成的情况很多，线束的数量也随之增加。为适应“减少线束的数量”、“通过多个LAN，进行大量数据的高速通信”的需要，1986 年德国电气商博世公司开发出面向汽车的CAN 通信协议。此后，CAN 通过ISO11898 及ISO11519 进行了标准化，现在在欧洲已是汽车网络的标准协议。
汽车can总线工作原理及测量方法详解
CAN总线的总体结构
CAN总线由CAN控制器、CAN收发器、数据传输线、数据传输终端等组成。CB311的ECU（发动机控制单元）、TCU（变速器控制单元）、FEPS（无钥匙进入和无钥匙启动系统）、组合仪表四个电控单元通过CAN总线连接，CAN控制器、CAN收发器均集成在电控单元中。CB311CAN总线的结构如图1所示。
图1 CB311 CAN总线的总体结构
1、CAN控制器
CAN控制器集成在电控单元内部，接收由控制单元微处理器传来的数据。CAN控制器对这些数据进行处理并将其传递给CAN收发器;同样CAN控制器也接收收发器传来的数据，处理后传递给控制单元微处理器。
2、CAH收发器
CAN收发器集成在电控单元内部，同时兼具接收、发送和转化数据信号的功能。它将CAN控制器发送来的电平信号数据转化为电压信号并通过数据传输线以广播方式发送出去。同时，它接收数据传输线发送来的电压信号并将电压信号转化为电平信号数据后，发送到CAN控制器。
3、数据传输线
为了减少干扰，CN总线的数据传输线采用双绞线，其绞距为20mm，截面积为0.5m，称这两根线为CAN-高线（CAN-H）和CAN-低线（CAN-L），如图2所示。两根线上传输的数据相同，电压值互成镜像，这样，两根线的电压差保持一个常值，所产生的电磁场效应也会由于极性相反而互相抵消。通过该方法，数据传输线可免受外界辐射的干扰;同时，向外辐射时，实际上保持中性（即无辐射）。
4、数据传输终端
数据传输终端是一个电阻器，阻止数据在传输终了被反射回来破坏数据，一般数据传输终端为120Q的电阻。CB311的数据传输终端为两个1202的电阻，分别集成在BCU和组合仪表中。
汽车CAN总线数据传输系统构成及工作原理
现代汽车的电控单元主要有主控制器、发动机控制系统、悬架控制系统、制动防抱死控制系统（ABs牵引力控制系统、AsR控制系统、仪表管理系统、故障诊断系统、中央门锁系统、座椅调节系统等。所有这些子控制系统连接起来构成1个实时控制系统，即：指令发出去之后，必须保证在一定时间内得到响应，否则，就有可能发生重大事故。这就要求汽车上的cAN通信网络有较高的波特率设置。另外，汽车在实际运行过程中，众多节点之间需要进行大量的实时数据交换。若整个汽车的所有节点都挂在1个cAN网络上，众多节点cAN总线进行通信，信息管理配置稍有不当，就很容易出现总线负荷过大，导致系统实时响应速度下降。这在实时系统中是不允许的，因此在对汽车上各节点的实性进行了分析之后，根据各节点对实时性的要求，设计了高、中、低速3个速率不同的CAN通信网络，将实时性要求严格的节点组成高速cAN通信网络，将其它实时性要求相对较低的节点组成中速cAN通信网络，将剩下实时性要求不是很严格的节点组成低速CAN通信网络。并架设网关将这3个速率不同的3个通信网络连接起来，实现全部节点之间的数据共享。
