王濤++張封

摘要：CAN總線是一種很有前途的現(xiàn)場(chǎng)總線，CAN總線通信相對(duì)于一般的串行通信總線，它的實(shí)時(shí)性、可靠性和靈活性的特點(diǎn)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(yīng)用。本文的目的就是對(duì)CAN總線技術(shù)進(jìn)行研究，并且利用低功耗、高性能的ARM微處理器設(shè)計(jì)一個(gè)主從式通信系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)CAN總線報(bào)文傳輸。

關(guān)鍵詞：CAN總線技術(shù) ARM微處理器 主從式通信系統(tǒng) 報(bào)文傳輸

中圖分類號(hào)：TP273.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2016）10-0104-01

CAN總線是由德國(guó) BOSCH公司為實(shí)現(xiàn)汽車測(cè)量和執(zhí)行部件之間的數(shù)據(jù)通信而設(shè)計(jì)的一種現(xiàn)場(chǎng)總線，是一種支持分布式控制及實(shí)時(shí)控制的串行通信網(wǎng)絡(luò)，CAN總線規(guī)范已成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。滿足對(duì)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(yīng)這種要求得到了快速的發(fā)展，本文就CAN總線技術(shù)進(jìn)行研究，并且設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了CAN總線在主從機(jī)之間的通信。

1 主從通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

STM32F103的CAN接口兼容規(guī)范2.0A和2.0B（主動(dòng)），位速率高達(dá)1兆位/秒。它可以接收和發(fā)送11位標(biāo)識(shí)符的標(biāo)準(zhǔn)幀，也可以接收和發(fā)送29位標(biāo)識(shí)符的擴(kuò)展幀。具有3個(gè)發(fā)送郵箱和2個(gè)接收FIFO，3級(jí)14個(gè)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(zhǎng)距離小數(shù)據(jù)量，實(shí)時(shí)性要求比較高，多主多從或者各個(gè)節(jié)點(diǎn)平等的現(xiàn)場(chǎng)中使用[3]。

利用CAN控制器把要發(fā)送的報(bào)文通過(guò)CAN_Tx線發(fā)送到CAN收發(fā)器，然后由收發(fā)器把這個(gè)邏輯電平信號(hào)轉(zhuǎn)化為差分信號(hào)，通過(guò)差分線CAN_High和CAN_Low線輸出到CAN總線網(wǎng)絡(luò)。在接受數(shù)據(jù)時(shí)，這個(gè)過(guò)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(shè)計(jì)

CAN的中斷由發(fā)送中斷、接收FIFO中斷、錯(cuò)誤中斷，接收FIFO中斷分為FIFO0和FIFO1的中斷，本實(shí)驗(yàn)中使用的RX0中斷通道即為FIFO0中斷通道，當(dāng)FIFO0S收到新報(bào)文時(shí)引起中斷，我們就在相應(yīng)的中斷服務(wù)函數(shù)讀取這個(gè)新報(bào)文。程序執(zhí)行流程：主機(jī)開(kāi)始啟動(dòng)，初始化主機(jī)系統(tǒng)并且打包報(bào)文并且發(fā)送到CAN網(wǎng)絡(luò)，判斷是否接收到報(bào)文，如果是的話打印接收到的報(bào)文，主機(jī)結(jié)束，初始化從機(jī)設(shè)備判斷是否接收到報(bào)文，然后把接收到的報(bào)文通過(guò)串口打印，打開(kāi)報(bào)文并且發(fā)送到CAN網(wǎng)絡(luò)。

3 系統(tǒng)調(diào)試結(jié)果

主機(jī)開(kāi)始啟動(dòng)，初始化主機(jī)系統(tǒng)并且打包報(bào)文內(nèi)容：擴(kuò)展ID號(hào)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(luò)，判斷是否接收到報(bào)文，如果是的話打印接收到的報(bào)文，主機(jī)結(jié)束，初始化從機(jī)設(shè)備判斷是否接收到報(bào)文，然后把接收到的報(bào)文通過(guò)串口打印，打開(kāi)報(bào)文內(nèi)容：擴(kuò)展ID號(hào)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(luò)。從超級(jí)終端上可以顯示通信的結(jié)果如圖2所示。

4 結(jié)語(yǔ)

基于CAN總線技術(shù)的主從式通信系統(tǒng)具有很廣泛的應(yīng)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(shí)，數(shù)據(jù)通路單元清晰可見(jiàn)，采用時(shí)序分析設(shè)備可以直接對(duì)路徑進(jìn)行約束，節(jié)省了開(kāi)發(fā)成本，降低了后端設(shè)計(jì)的復(fù)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(yīng)用。

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收稿日期：2016-09-01

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