基于CAN总线应用设计课件

单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,Page,*,单击此处编辑母版标题样式,基于CAN总线应用设计,智能家居方面的应用,基于CAN总线应用设计智能家居方面的应用,序言,CAN总线因其卓越的性能，应用不再局限于汽车工业，已被广泛应用到自动控制、楼宇自动化、医学设备等各个领域。针对目前智能家居控制器功能较少、通信能力差的特点，我们在智能家居环境中，采用分布式系统的思想,构建了一个安全快速的CAN网络通讯系统，实现各子系统间的通信，实验证明该方案可以提升家居环境的智能化、人性化。本文重点就基于单片机的CAN总线通信设计的实现进行介绍,。,序言CAN总线因其卓越的性能，应用不再局限于汽车工业，已被广,2,CAN总线具有优良的性能和极高的可靠性,，,在智,能家居环境中采用CAN总线技术，提高了系统内部,的通信速率、实时性，降低了误码传送率,。已实现,且运行在智,能家,居,系统中的内部通信，工作可靠，,性能稳定。,CAN总线在智能家居应用的原因,CAN总线具有优良的性能和极高的可靠性，在智CAN总线在智,3,实验模块,智能家居环境包含很多方面，各设备、子系统不,但要相互联系而且整个系统还要与外界联系,，,还完,成错误检测,、,仲裁、总线填充和错误处理等功能,。,所以通信可分成基于总线的内部通信网络和基于,电话以及计算机的远程通信网络,。本文仅涉及内部通信网络，虽然各种设备繁多，但通,信机理是相同的，所以下文以温,度,自动控制系统为例进行实验，系统结构如,下,图所示。,实验模块,4,温度自动控制系统图,系统总图,温度自动控制系统图系统总图,5,温度自动控制系统结构 硬件设计,温度自动控制系统由一个中心监控主机节点、两个温控点组成，三者之间通过CAN总线发送接收数据包。节点的通信核心芯片为CAN控制器和CAN驱动收发器。,1)CAN控制器sJA1000,SJA100,0,可完成链路层的全部功能。基本模式支持 CAN20A协议，增强模式支持CAN20B协议。 由接口管理逻辑、发送缓冲器、接收缓冲器(RXFIF0)、接收过滤器、位流处理器 (BSP)、 位时序逻辑 (BTL)和错误管理逻辑(EML)等组成。,温度自动控制系统结构 硬件设计 温度自动控制系统由,6,PCA82C250的结构框图,2)CAN驱动收发器PCA82C250,PCA82C25O驱动收发器是CAN控制器(SJA1000)和物理传输线路之间的接口。可以用高达 1Mbps的位速率实现在两条差动电压总线电缆上的数据传输。,PCA82C250的结构框图 2)CAN驱动收发器PCA8,7,CAN总线接口模块电路,CAN总线接口模块电路,8,解图,接口电路如,上,所示，sJA1000的ADOAD7口直接 与与单片机AT89S52的P2口连接，SJAl,000,的ALE、 RD、wR和单片机 AT89S52对应 AIE、RD、WR相连,，,SJAl,000,的片选 CS接单片的一个普通 IO 口P13， MODE接+5V设置SJA1000控制器为Intel模式，中断输出信号INT与单片机的INT1连，使CAN通信可以采用中断或查询两种方式。时钟晶振统一采用 12MHz，频率调整电容C,5,、C,6,一般取,1,530pF，设计中取20pF,。,R,11,、R,12,连接控制器和驱动器为限流保护电阻，为避免当驱 动器失效时出现过流导致控制器损坏，设计中取 390,欧姆,。R,14,为终端电阻，设计中取120,欧姆,。CAN 驱动器 PCA82C250的RS脚为工作模式选择位，接地工作于高速模式，接高工作于待机模式 。 本设计系统通过电阻R,13,将芯片设定于斜率控制模式，电阻值通常为16140k,欧姆,，这里取为2033k,欧姆,，这时 CAN总线应工作于低速模式，可提高CAN总线抵抗射频干扰的能力。在这种情况下，可直接使用非屏蔽双绞线或平行线作为总线。,解图 接口电路如上所示，sJA1000的ADOAD7口直接,9,软件设计,本设计中CAN控制器SJA1000工作模式为增强模式，支持CAN20B协议。帧格式采用扩展帧，扩展帧有29个标识符，占用4个字节空间。高16位为接收节点的ID (当为广播报文时，就为0x00)，低16位为发送节点的ID(这些配置是在节点初始化 SJA1000中进行)。对SJA1000配置，采用是双滤波验收,，,以决定该报文是否可以被节点接收。本设计用CAN总线4种帧类型中的数据帧制定自己的通信规则。该系统数据通信是由中心监控主机发起，中心监控主机发送命令，然后温控节点接收命令再执行相应的操作，比如回送当前的温度数据、当温度异常时执行解除温度异常的行为(通过继电器切断电路)等,。,接收报文采用中断方法。即当CAN总线控制器接收到一帧有效报文(通过滤波验收)，其INT引脚跳变为低电平触发单片机的外中断l，然后通过中断子程序将报文读人单片机。SJA1000可以产生4种中断，但占用的是一个硬件中断资源，因此，需要软件区分中断源。对于接收中断，将最多8字节的数据放入在内存中开辟的缓冲区，置相应标志通知主程序，主程序在合适的地方再进行数据处理。数据接收后，必须执行一次释放CAN接收缓冲器的命令，以便下一次数据的接收。,软件设计本设计中CAN控制器SJA1000工作模式为增强模式,10,发送报文必须经过以下两个步骤：,步骤1：将待发送信息按SJA1000的要求送,入,系统发送缓冲区，由于本系统采用CAN20B的扩展帧，因此缓冲区总共为13字节，包括帧信息(1字节)、ID码(4字节)及8字节数据。,步骤2：按,下面,流程图的要求进行报文的发送。需要注意的是，在将系统发送缓冲区数据移至CAN控制器发送缓冲区前，必须判断缓冲区是否被锁定。如果缓冲区被锁定，则不能写入数据。,发送报文必须经过以下两个步骤： 步骤1：将待发送信息按S,11,报文发送程序流程图,报文发送程序流程图,12,举一反三,在基于温度节点CAN总线通信调试成功后，我们将其扩充应用于整个智能,家居,系统。各个子系统在主控模块的控制下协同工作。主控模块到子系统传输的主要是控制流，这些控制流完成子系统的配置或者命令子系统完成特定的任务。子系统到主机传输的主要是数据流，数据流主要包含子系统中各设备的运行状态或传感器数据等,。系统,结构如下图所示。,举一反三,13,主控模块和子系统的can总线网络,主控模块和子系统的can总线网络,14,系统与测试,通信性能测试主要体现在通信质量和通信速度上，为了获得这些参数需要测试主控模块和子系统之间的数据传输能力。测试方法是：（1）无竞争点对点双向数据传输测试（2）有竞争点对点双向数据传输测试。测试指标是：传输时间和误码率。结果表明：主控模块和子系统之间通信比较稳定，数据传输比较快，可以满足实时要求。,系统与测试,15,尾,谢 谢！,尾谢 谢！,16,