平面设计网站导航,上海发布首页,wordpress网站菜单固定,网站编程多少钱嵌入式的工程师一般都知道CAN总线广泛应用到汽车中#xff0c;其实船舰电子设备通信也广泛使用CAN#xff0c;随着国家对海防的越来越重视#xff0c;对CAN的需求也会越来越大。这个暑假#xff0c;通过参加苏州社会实践#xff0c;去某船舶电气公司实习几周#xff0c;也… 嵌入式的工程师一般都知道CAN总线广泛应用到汽车中其实船舰电子设备通信也广泛使用CAN随着国家对海防的越来越重视对CAN的需求也会越来越大。这个暑假通过参加苏州社会实践去某船舶电气公司实习几周也借此机会学习了一下CAN总线。▍概述CANController Area Network即控制器局域网是一种能够实现分布式实时控制的串行通信网络。想到CAN就要想到德国的Bosch公司因为CAN就是这个公司开发的和IntelCAN有很多优秀的特点使得它能够被广泛的应用。比如传输速度最高到1Mbps通信距离最远到10km无损位仲裁机制多主结构。近些年来CAN控制器价格越来越低很多MCU也集成了CAN控制器。现在每一辆汽车上都装有CAN总线。一个典型的CAN应用场景▍CAN总线标准CAN总线标准只规定了物理层和数据链路层需要用户自定义应用层。不同的CAN标准仅物理层不同。CAN收发器负责逻辑电平和物理信号之间的转换。将逻辑信号转换成物理信号差分电平或者将物理信号转换成逻辑电平。CAN标准有两个即IOS11898和IOS11519两者差分电平特性不同。高低电平幅度低对应的传输速度快*双绞线共模消除干扰是因为电平同时变化电压差不变。物理层CAN有三种接口器件多个节点连接只要有一个为低电平总线就为低电平只有所有节点输出高电平时才为高电平。所谓线与。CAN总线有5个连续相同位后就插入一个相反位产生跳变沿用于同步。从而消除累积误差。和485、232一样CAN的传输速度与距离成反比。CAN总线终端电阻的接法为什么是120Ω因为电缆的特性阻抗为120Ω为了模拟无限远的传输线数据链路层CAN总线传输的是CAN帧CAN的通信帧分成五种分别为数据帧、远程帧、错误帧、过载帧和帧间隔。数据帧用来节点之间收发数据是使用最多的帧类型远程帧用来接收节点向发送节点接收数据错误帧是某节点发现帧错误时用来向其他节点通知的帧过载帧是接收节点用来向发送节点告知自身接收能力的帧用于将数据帧、远程帧与前面帧隔离的帧。数据帧根据仲裁段长度不同分为标准帧2.0A和扩展帧2.0B帧起始帧起始由一个显性位低电平组成发送节点发送帧起始其他节点同步于帧起始帧结束由7个隐形位高电平组成。仲裁段CAN总线是如何解决多点竞争的问题由仲裁段给出答案。CAN总线控制器在发送数据的同时监控总线电平如果电平不同则停止发送并做其他处理。如果该位位于仲裁段则退出总线竞争如果位于其他段则产生错误事件。帧ID越小优先级越高。由于数据帧的RTR位为显性电平远程帧为隐性电平所以帧格式和帧ID相同的情况下数据帧优先于远程帧由于标准帧的IDE位为显性电平扩展帧的IDE位为隐形电平对于前11位ID相同的标准帧和扩展帧标准帧优先级比扩展帧高。控制段共6位标准帧的控制段由扩展帧标志位IDE、保留位r0和数据长度代码DLC组成扩展帧控制段则由IDE、r1、r0和DLC组成。数据段为0-8字节短帧结构实时性好适合汽车和工控领域CRC段CRC校验段由15位CRC值和CRC界定符组成。ACK段当接收节点接收到的帧起始到CRC段都没错误时它将在ACK段发送一个显性电平发送节点发送隐性电平线与结果为显性电平。远程帧远程帧分为6个段也分为标准帧和扩展帧且RTR位为1隐性电平CAN是可靠性很高的总线但是它也有五种错误。CRC错误发送与接收的CRC值不同发生该错误格式错误帧格式不合法发生该错误应答错误发送节点在ACK阶段没有收到应答信息发生该错误位发送错误发送节点在发送信息时发现总线电平与发送电平不符发生该错误位填充错误通信线缆上违反通信规则时发生该错误。当发生这五种错误之一时发送节点或接受节点将发送错误帧为防止某些节点自身出错而一直发送错误帧干扰其他节点通信CAN协议规定了节点的3种状态及行为过载帧当某节点没有做好接收的准备时将发送过载帧以通知发送节点。帧间隔用来隔离数据帧、远程帧与他们前面的帧错误帧和过载帧前面不加帧间隔。构建CAN节点构建节点实现相应控制由底向上分为四个部分CAN节点电路、CAN控制器驱动、CAN应用层协议、CAN节点应用程序。虽然不同节点完成的功能不同但是都有相同的硬件和软件结构。 CAN收发器和控制器分别对应CAN的物理层和数据链路层完成CAN报文的收发功能电路完成特定的功能如信号采集或控制外设等主控制器与应用软件按照CAN报文格式解析报文完成相应控制。CAN硬件驱动是运行在主控制器如P89V51上的程序它主要完成以下工作基于寄存器的操作初始化CAN控制器、发送CAN报文、接收CAN报文如果直接使用CAN硬件驱动当更换控制器时需要修改上层应用程序移植性差。在应用层和硬件驱动层加入虚拟驱动层能够屏蔽不同CAN控制器的差异。一个CAN节点除了完成通信的功能还包括一些特定的硬件功能电路功能电路驱动向下直接控制功能电路向上为应用层提供控制功能电路函数接口。特定功能包括信号采集、人机显示等。CAN收发器是实现CAN控制器逻辑电平与CAN总线上差分电平的互换。实现CAN收发器的方案有两种一是使用CAN收发IC需要加电源隔离和电气隔离另一种是使用CAN隔离收发模块。推荐使用第二种。CAN控制器是CAN的核心元件它实现了CAN协议中数据链路层的全部功能能够自动完成CAN协议的解析。CAN控制器一般有两种一种是控制器ICSJA1000另一种是集成CAN控制器的MCULPC11C00。MCU负责实现对功能电路和CAN控制器的控制在节点启动时初始化CAN控制器参数通过CAN控制器读取和发送CAN帧在CAN控制器发生中断时处理CAN控制器的中断异常根据接收到的数据输出控制信号 接口管理逻辑解释MCU指令寻址CAN控制器中的各功能模块的寄存器单元向主控制器提供中断信息和状态信息。发送缓冲区和接收缓冲区能够存储CAN总线网络上的完整信息。验收滤波是将存储的验证码与CAN报文识别码进行比较跟验证码匹配的CAN帧才会存储到接收缓冲区。CAN内核实现了数据链路的全部协议。▍CAN协议应用层概述CAN总线只提供可靠的传输服务所以节点接收报文时要通过应用层协议来判断是谁发来的数据、数据代表了什么含义。常见的CAN应用层协议有CANOpen、DeviceNet、J1939、iCAN等。CAN应用层协议驱动是运行在主控制器如P89V51上的程序它按照应用层协议来对CAN报文进行定义、完成CAN报文的解析与拼装。例如我们将帧ID用来表示节点地址当接收到的帧ID与自身节点ID不通过时就直接丢弃否则交给上层处理发送时将帧ID设置为接收节点的地址。CAN收发器SJA1000的输出模式有很多使用最多的是正常输出模式输入模式通常不选择比较器模式可以增大通信距离并且减少休眠下的电流。收发器按照通信速度分为高速CAN收发器和容错CAN收发器。同一网络中要使用相同的CAN收发器。CAN连接线上会有很多干扰信号需要在硬件上添加滤波器和抗干扰电路 也可以使用CAN隔离收发器集成滤波器和抗干扰电路。CAN控制器与MCU的连接方式SJA1000可被视为外扩RAM地址宽度8位最多支持256个寄存器 #define REG_BASE_ADDR 0xA000 // 寄存器基址unsigned char *SJA_CS_Point (unsigned char *) REG_BASE_ADDR ;// 写SJA1000寄存器void WriteSJAReg(unsigned char RegAddr, unsigned char Value) {*(SJA_CS_Point RegAddr) Value;return;}// 读SJA1000寄存器unsigned char ReadSJAReg(unsigned char RegAddr) {return (*(SJA_CS_Point RegAddr));}将缓存区的数据连续写入寄存器…… for (i0;ilen;i) {WriteSJAReg(RegAdri,ValueBuf[i]);} …… 将连续多个寄存器连续读入缓存区……for (i0;ilen;i) {ReadSJAReg(RegAdri,ValueBuf[i]);} ……头文件包含方案每个程序包含用到的头文件每个程序包含一个公用头文件公用头文件包含所有其他头文件#ifndef __CONFIG_H__ // 防止头文件被重复包含#define __CONFIG_H__#include 8051.h // 包含80C51寄存器定义头文件#include SJA1000REG.h // 包含SJA1000寄存器定义头文件// 定义取字节运算#define LOW_BYTE(x) (unsigned char)(x)#define HIGH_BYTE(x) (unsigned char)((unsigned int)(x) 8)// 定义振荡器时钟和处理器时钟频率用户可以根据实际情况作出调整#define OSCCLK 11059200UL// 宏定义MCU的时钟频率#define CPUCLK (OSCCLK / 12)#endif // __CONFIG_H__ SJA1000上电后处于复位状态必须初始化后才能工作。1置位模式寄存器Bit0位进入复位模式2设置时钟分频寄存器选择时钟频率、CAN模式3设置验收滤波设定验证码和屏蔽码4设置总线定时器寄存器0、1设定CAN波特率5设置输出模式6清零模式寄存器Bit0位退出复位模式模式寄存器 只检测模式SJA1000发送CAN帧时不检查应答位只听模式此模式下SJA1000不会发送错误帧用于自动检测波特率SJA1000以不同的波特率接收CAN帧当收到CAN帧时表明当前波特率与总线波特率相同。波特率设置CAN总线无时钟使用异步串行传输波特率是1秒发送的数据位 CAN帧发送发送CAN帧的步骤1.检测状态寄存器等待发送缓冲区可用2.填充报文到发送缓冲区3.启动发送。 SJA1000具有一个12字节的缓冲区要发送的报文可以通过寄存器16-28写入也可通过寄存器96-108写入或读出   设置发送模式char SetSJASendCmd(unsigned char cmd) {unsigned char ret;switch (cmd) {default:case 0:ret SetBitMask(REG_CAN_CMR, TR_BIT); //正常发送break;case 1:ret SetBitMask(REG_CAN_CMR, TR_BIT|AT_BIT); //单次发送break;case 2:ret SetBitMask(REG_CAN_CMR, TR_BIT|SRR_BIT);//自收自发break;case 0xff:ret SetBitMask(REG_CAN_CMR, AT_BIT);//终止发送break;}return ret;} 发送函数unsigned char SJA_CAN_Filter[8] { // 定义验收滤波器的参数接收所有帧 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, // ACR0~ACR3 0xff, 0xff, 0xff, 0xff // AMR0~AMR3};unsigned char STD_SEND_BUFFER[11] { // CAN 发送报文缓冲区 0x08, // 帧信息标准数据帧数据长度 8 0xEA, 0x60, // 帧ID 0x7530x55, 0x55, 0x55, 0x55, 0xaa, 0xaa, 0xaa, 0xaa // 帧数据};void main(void) // 主函数程序入口 { timerInit();// 初始化D1 0; SJA1000_RST 1; // 硬件复位SJA1000 timerDelay(50); // 延时500ms SJA1000_RST 0; SJA1000_Init(0x00, 0x14, SJA_CAN_Filter); // 初始化SJA1000设置波特率为1Mbps // 无限循环main()函数不允许返回 for(;;) { SJASendData(STD_SEND_BUFFER, 0x0); timerDelay(100); // 延时1000ms } }为什么帧ID是0x753这与CAN帧在缓冲区的存储格式有关。  终端电阻非常重要当波特率较高而且没加终端电阻时信号过冲非常严重。 SJA1000有64个字节的接收缓冲区FIFO这可以降低对MCU的要求。MCU可以通过查询或中断的方式确定SJA1000接收到报文后读取报文。推荐阅读    专辑|Linux文章汇总    专辑|程序人生    专辑|C语言嵌入式Linux微信扫描二维码关注我的公众号