1 引言
CAN，全稱(chēng)為“Controller Area Network”，即控制器局域網(wǎng)，是一種國際標準的，高性?xún)r(jià)的現場(chǎng)總線(xiàn)，在自動(dòng)控制領(lǐng)域具有重要作用。CAN是一種多主方式的串行通訊總線(xiàn)，具有較高的實(shí)時(shí)性能，因此，廣泛應用于汽車(chē)工業(yè)、航空工業(yè)、工業(yè)控制、安全防護等領(lǐng)域。
由于PC機無(wú)CAN接口，因此，PC機與智能節點(diǎn)構成CAN總線(xiàn)系統可采用RS232／CAN、并口／CAN、USB／CAN、ISA卡／CAN以及PCI卡／CAN方式接入。而采用RS232／CAN接入時(shí)，需采用CAN／RS232接口標準轉換。針對這一問(wèn)題，提出了CAN／RS232智能電平轉換器設計方案，以SJAl000作為獨立CAN控制器，完成CAN通信協(xié)議。并在SJAl000與驅動(dòng)器之間連接高速光耦，從而實(shí)現總線(xiàn)各點(diǎn)間的電氣隔離。
2 硬件電路設計
CAN／RS232智能電平轉換器硬件電路主要由微處理器AT89C52、獨立CAN通訊控制器SJAl000、CAN總線(xiàn)驅動(dòng)器82C250、高速光電耦合器6N136、TTL電平與RS232電平轉換器ICL232、LED數碼管顯示電路以及為SJAl000提供初始地址的撥碼電路組成，其結構框圖如圖1所示。
3 CAN控制器SJAlOOO
SJAl000是一款獨立CAN控制器，應用于移動(dòng)目標和工業(yè)局域區域網(wǎng)控制領(lǐng)域。該器件是Philips公司CAN控制器PCA82C200的替代產(chǎn)品。SJAl000具有兩種工作模式，本設計采用PeliCAN工作模式。
3．1 SJAl000與AT89C52的接口設計
SJAl000與AT89C52的接口電路如圖2所示。AT89C52負責sJAl000的初始化，控制SJAl000來(lái)實(shí)現數據的接收和發(fā)送等通訊任務(wù)。SJAl000的ADO~AD7連接至AT89C52的P0端口，CS連接至AT89C52的P3．4(AT89C52的定時(shí)器T0不起作用)。當P3．4為0時(shí)，AT89C52選中SJAl000，并通過(guò)訪(fǎng)問(wèn)外部RAM低地址區實(shí)現P0端口的讀／寫(xiě)操作，從而對SJAl000相應寄存器執行讀／寫(xiě)操作。SJAl000的RD、WR、ALE引腳分別與AT89C52的對應引腳相連，SJAl000的INT引腳接AT89C52的INTO引腳。AT89C52還可通過(guò)中斷方式訪(fǎng)問(wèn)SJAl000。為了增強系統的穩定性，采用雙晶體振蕩器，AT89C52采用11．059 2 MHz的晶體振蕩器，SJAl000選用16 MHz的晶體振蕩器。復位電路可選用DSl232，其輸出引腳ARES與SRES分別與AT89C5l的RESET引腳和SJAl000的RESET引腳相連。
3．2 SJAl000與驅動(dòng)器的連接
SJAl000的TX0、RX0引腳不是直接與82C250的TXD、RXD引腳相連，而是通過(guò)高速光耦6N136與82C250相連，這樣可增強CAN總線(xiàn)節點(diǎn)的抗干擾能力，從而實(shí)現總線(xiàn)各節點(diǎn)間電氣隔離。高速光耦6N136用于保護SJAl000型CAN總線(xiàn)控制器，該光耦兩側采用5 V的DC―DC電源．可使器件的VCC與VCCl完全隔離，提高系統的抗干擾能力以及節點(diǎn)的穩定性和安全性。圖3所示為SJAl000與CAN驅動(dòng)器82C250的連接電路。
4 軟件程序設計
系統軟件程序設計包括：主程序、CAN節點(diǎn)初始化子程序、RS232報文發(fā)送子程序、RS232報文接收子程序、CAN報文接收子程序以及CAN報文發(fā)送子程序。其主程序流程圖如圖4所示。
4．1 CAN節點(diǎn)初始化
獨立CAN控制器SJAl000必須在上電或硬件復位后設置CAN通訊。上電后SJAl000的17引腳得到一個(gè)復位電平(低電平)，使其進(jìn)入復位模式。初始化包括設置工作方式、接收濾波方式、接收屏蔽寄存器和接收代碼寄存器、波特率參數和中斷允許寄存器。初始化設置完成后，SJAl000則進(jìn)入工作狀態(tài)，開(kāi)始執行通訊任務(wù)。
SJAl000寄存器初始化，首先要將其模式寄存器(MOD)復位模式位置為l，再通過(guò)時(shí)鐘分頻寄存器(CDR)選擇PeliCAN工作模式，同時(shí)關(guān)閉時(shí)鐘輸出(CLOCKOUT)；通過(guò)中斷允許寄存器(IER)開(kāi)啟發(fā)送中斷、溢出中斷和錯誤警告中斷；向接收屏蔽寄存器(AMR)和接收代碼(ACR)寄存器賦初值；通過(guò)總線(xiàn)定時(shí)寄存器0 (BTR0)和總線(xiàn)定時(shí)寄存器1(BTRl)設置波特率；為輸出控制寄存器(OCR)賦初值；通過(guò)接收緩沖器起始地址寄存器(RBSA)來(lái)設置接收緩沖器FIF0的起始地址；清除發(fā)送錯誤計數寄存器(TXERR)；清除錯誤代碼捕捉寄存器(ECC)，再次選擇方式寄存器(MOD)，設置單濾波，并返回工作狀態(tài)。
4．2 RS232報文發(fā)送
AT89C52內含一組全雙工串行傳輸界面，可同時(shí)接收或傳輸外部數據，其信號為T(mén)TL電平。由于與標準的RS232界面不兼容，須加電平準轉換IC才可與RS232相連。AT89C52串行發(fā)送及接收數據均是通過(guò)特殊功能暫存器SBUF完成，在設定通訊協(xié)議模式后，通過(guò)指令“MOV SUBF,A”就可將存儲在SBUF暫存器內的數據由引腳TXD串行傳輸。
4．3 RS232報文接收
AT89C52串行傳輸控制暫存器是由特殊控制暫存器SCON控制，SCON設定串行傳輸工作模式，發(fā)送接收時(shí)其第9位及發(fā)送接收時(shí)中斷指示工作。通過(guò)指令“MOV A,SBUF”則將外界串行信號經(jīng)由RXD引腳讀入，并轉換成并列數據存入暫存器A。
4．4 CAN報文發(fā)送
根據CAN協(xié)議，報文傳輸是由獨立CAN控制器SJAl000完成。主控制器必須將要發(fā)送的數據按特定格式組合成一幀報文傳輸到發(fā)送緩沖器，將命令寄存器中的“發(fā)送請求”置1，然后啟動(dòng)SJAl000發(fā)送即可。
4．5 CAN報文接收
CAN報文接收子程序負責節點(diǎn)的報文接收和其他情況的處理。接收子程序在結構上要比發(fā)送子程序復雜一些，因為在接收報文時(shí)，要對同處理諸如總線(xiàn)關(guān)閉、錯誤報警、接收溢出等情況。SJAl000報文接收和發(fā)送有兩種方式：中斷方式和查詢(xún)方式。查詢(xún)方式應禁止接收中斷使能，而中斷方式一般用于實(shí)時(shí)性要求較高的情況。
在中斷方式下，如果SJAl000已接收一個(gè)報文，而且報文通過(guò)驗收濾波器并存入接收FIFO，則產(chǎn)生一個(gè)接收中斷。因此主控制器立刻工作，將收到的報文發(fā)送到報文存儲器中，再通過(guò)置位命令寄存器的相應標志“RRB”發(fā)送一個(gè)釋放接收緩沖器命令。接收FIF0里的更多報文將產(chǎn)生一個(gè)新的接收中斷，因此不能將所有接收FIF0中的有效信息在一個(gè)中斷周期內讀出。接收緩沖器釋放后，SJAl000會(huì )檢查狀態(tài)寄存器中接收緩沖器狀態(tài)(RBS)是否有更多報文，所有有效信息都將循環(huán)讀出。
5 結語(yǔ)
本系統設計采用SJAl000作為CAN獨立控制器，以CAN／RS232智能電平轉換器為實(shí)例，論述了CAN總線(xiàn)與單片機之間的接口連接，對CAN總線(xiàn)的實(shí)際應用具有一定的參考價(jià)值。 |
