基于CAN總線技術的主從式通信系統

王濤++張封

摘要：CAN總線是一種很有前途的現場總線，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總線技術在工業控制、車載、輪船、紡織以及智能家居系統中得到廣泛的應用。本文的目的就是對CAN總線技術進行研究，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，實現CAN總線報文傳輸。

關鍵詞：CAN總線技術 ARM微處理器 主從式通信系統 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公司為實現汽車測量和執行部件之間的數據通信而設計的一種現場總線，是一種支持分布式控制及實時控制的串行通信網絡，CAN總線規范已成為國際標準。滿足對系統可靠性和靈活性要求較高的工業控制系統。發展主要表現為控制面向系統分散化和多元化，分散式工業控制為了適應這種要求得到了快速的發展，本文就CAN總線技術進行研究，并且設計實現了CAN總線在主從機之間的通信。

1 主從通信系統結構設計

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

利用CAN控制器把要發送的報文通過CAN_Tx線發送到CAN收發器，然后由收發器把這個邏輯電平信號轉化為差分信號，通過差分線CAN_High和CAN_Low線輸出到CAN總線網絡。在接受數據時，這個過程相反。基于CAN總線的主從通信系統的結構框圖如1所示。

2 主從通信系統軟件設計

CAN的中斷由發送中斷、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讀取這個新報文。程序執行流程：主機開始啟動，初始化主機系統并且打包報文并且發送到CAN網絡，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，打開報文并且發送到CAN網絡。

3 系統調試結果

主機開始啟動，初始化主機系統并且打包報文內容：擴展ID號ExtId：0x1314數據段的內容為Data[0]=0xab，Data[1]= 0xcd并且發送到CAN網絡，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，打開報文內容：擴展ID號ExtId：0x131數據段的內容為Data[0]=0xdc，Data[1]=0xba并且發送到CAN網絡。從超級終端上可以顯示通信的結果如圖2所示。

4 結語

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

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現場總線系統的設計與應用[M].北京：電子工業出版社，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。