基于CAN總線技術(shù)的主從式通信系統(tǒng)

王濤++張封

摘要：CAN總線是一種很有前途的現(xiàn)場總線，CAN總線通信相對于一般的串行通信總線，它的實時性、可靠性和靈活性的特點更加突出。CAN總線技術(shù)在工業(yè)控制、車載、輪船、紡織以及智能家居系統(tǒng)中得到廣泛的應用。本文的目的就是對CAN總線技術(shù)進行研究，并且利用低功耗、高性能的ARM微處理器設計一個主從式通信系統(tǒng)，實現(xiàn)CAN總線報文傳輸。

關鍵詞：CAN總線技術(shù) ARM微處理器 主從式通信系統(tǒng) 報文傳輸

中圖分類號：TP273.5 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2016）10-0104-01

CAN總線是由德國 BOSCH公司為實現(xiàn)汽車測量和執(zhí)行部件之間的數(shù)據(jù)通信而設計的一種現(xiàn)場總線，是一種支持分布式控制及實時控制的串行通信網(wǎng)絡，CAN總線規(guī)范已成為國際標準。滿足對系統(tǒng)可靠性和靈活性要求較高的工業(yè)控制系統(tǒng)。發(fā)展主要表現(xiàn)為控制面向系統(tǒng)分散化和多元化，分散式工業(yè)控制為了適應這種要求得到了快速的發(fā)展，本文就CAN總線技術(shù)進行研究，并且設計實現(xiàn)了CAN總線在主從機之間的通信。

1 主從通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設計

STM32F103的CAN接口兼容規(guī)范2.0A和2.0B（主動），位速率高達1兆位/秒。它可以接收和發(fā)送11位標識符的標準幀，也可以接收和發(fā)送29位標識符的擴展幀。具有3個發(fā)送郵箱和2個接收FIFO，3級14個可調(diào)節(jié)的濾波器。適用于大數(shù)據(jù)量短距離通信或者長距離小數(shù)據(jù)量，實時性要求比較高，多主多從或者各個節(jié)點平等的現(xiàn)場中使用[3]。

利用CAN控制器把要發(fā)送的報文通過CAN_Tx線發(fā)送到CAN收發(fā)器，然后由收發(fā)器把這個邏輯電平信號轉(zhuǎn)化為差分信號，通過差分線CAN_High和CAN_Low線輸出到CAN總線網(wǎng)絡。在接受數(shù)據(jù)時，這個過程相反。基于CAN總線的主從通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如1所示。

2 主從通信系統(tǒng)軟件設計

CAN的中斷由發(fā)送中斷、接收FIFO中斷、錯誤中斷，接收FIFO中斷分為FIFO0和FIFO1的中斷，本實驗中使用的RX0中斷通道即為FIFO0中斷通道，當FIFO0S收到新報文時引起中斷，我們就在相應的中斷服務函數(shù)讀取這個新報文。程序執(zhí)行流程：主機開始啟動，初始化主機系統(tǒng)并且打包報文并且發(fā)送到CAN網(wǎng)絡，判斷是否接收到報文，如果是的話打印接收到的報文，主機結(jié)束，初始化從機設備判斷是否接收到報文，然后把接收到的報文通過串口打印，打開報文并且發(fā)送到CAN網(wǎng)絡。

3 系統(tǒng)調(diào)試結(jié)果

主機開始啟動，初始化主機系統(tǒng)并且打包報文內(nèi)容：擴展ID號ExtId：0x1314數(shù)據(jù)段的內(nèi)容為Data[0]=0xab，Data[1]= 0xcd并且發(fā)送到CAN網(wǎng)絡，判斷是否接收到報文，如果是的話打印接收到的報文，主機結(jié)束，初始化從機設備判斷是否接收到報文，然后把接收到的報文通過串口打印，打開報文內(nèi)容：擴展ID號ExtId：0x131數(shù)據(jù)段的內(nèi)容為Data[0]=0xdc，Data[1]=0xba并且發(fā)送到CAN網(wǎng)絡。從超級終端上可以顯示通信的結(jié)果如圖2所示。

4 結(jié)語

基于CAN總線技術(shù)的主從式通信系統(tǒng)具有很廣泛的應用需求，利用RX和TX電路與各模塊組通信，數(shù)據(jù)傳遞快，而且便于調(diào)整延時，數(shù)據(jù)通路單元清晰可見，采用時序分析設備可以直接對路徑進行約束，節(jié)省了開發(fā)成本，降低了后端設計的復雜度和成本。CAN總線技術(shù)在工業(yè)控制、車載、輪船、紡織以及智能家居系統(tǒng)中得到廣泛的應用。

參考文獻

[1]陸前鋒.肝CAN控制器SJA1000的智能高速控制系統(tǒng)設計[M].電子設計應用，2003： 4-5.

[2]張培仁，孫力.基于C語言C8051F系列微控制器原理與應用[M]北京：清華大學出版社，2007.65-66.

[3]王黎明，夏立，邵英.CAN現(xiàn)場總線系統(tǒng)的設計與應用[M].北京：電子工業(yè)出版社，2008（16）：104-105.

收稿日期：2016-09-01

作者簡介：王濤（1988—），男，河南周口人，在讀研究生，研究方向：控制工程。