基于单片机的CAN验系统设计文献综述.doc

机 电 与 车 辆 学 院 毕 业 设 计（论 文） 文 献 综 述 题 目：基于单片机的CAN实验系统设计 专 业： 电子信息工程 班 级： 082 姓 名： 学 号： 指导教师： 日 期： 2012年5月29日 基于单片机的CAN实验系统设计 摘要： 控制器局域网CAN为串行通信协议,能有效地支持具有很高安全等级的分的实时控制。CAN的应用范围很广，从高速的网络到低价位的多路配线都可以使用CAN。在汽车的电子行业里，使用CAN连接发动机控制单元、传感器、防滑系统等，其传输速度可达1Mbps。同时，可以将CAN安装在卡车本体的电子控制系统里，诸如车灯组、电气窗等，用以代替接线配线装置 关键词: CAN 控制器 串行通信协议 引言 现场总线是自动化技术发展的热点，它的出现标志着工业控制技术领域进入了一个新时代。CAN（Controller Area Network）总线作为现场总线的一个分支,以其独特的设计思想、优良的性能和极高的可靠性越来越受到工业界的青睐。CAN从最初的汽车行业发展为现在工业中必不可少的现场总线之一。比如发动机管理系统、变速箱控制器、仪表装备、电子主干系统中均嵌入了CAN控制装置。 单片机也是目前发展最热门的行业之一，近年来随着计算机在社会领域的渗透和大规模集成电路的发展，单片机的应用正在不断地走向深入，由于它具有功能强，体积小，功耗低，价格便宜，工作可靠，使用方便等特点，因此越来越广泛地应用各个领域. 本文将目前发展最为热的两个行业相结合，设计了一款以单片机为核心控制器件、基于CAN总线协议的实验开发板。本实验开发板即适合学习单片机相关知识，也适合学习CAN总线，是一款初学电子设计者是最佳学习器件。 1 CAN总线 1.1 CAN总线概述 CAN全称为Controller Area Network,即控制器局域网，CAN总线是国际上应用最广泛的现场总线之一。最初,CAN总线技术被应用到汽车环境中的微控制器通信，在车载各电子控制装置ECU之间交换信息，形成汽车电子控制网络。比如发动机管理系统、变速箱控制器、仪表装备、电子主干系统中均嵌入了CAN控制装置。 CAN协议也是建立在国际标准化组织的开放系统互模型基础上的，不过其模型只有三层，即只取OSI底层的物理层、数据链路层和顶层。其信号传输介质可以是双绞线、同轴电缆或光纤维。CAN可提供高达1Mbps的数据传输速率（此时通信距离最长为40m），直接传输距最远可达10km（速率5Kbps以下）。CAN总线通信接口集成了CAN协议的物理和数据链路层功能，可完成对通信数据的成帧处理，包括位填充、数据块编码。循环冗余检验、优先级判别等。CAN协议的一个最大特点是废除了理论上不受限制，但在实际应用中，节点数目受网络硬件的电气特性所限制。例如，当使用Philips PCA82C250作为CAN收发器时，同一风络中允许挂接110个节点。数据块的标识码可由11位或29位二进制数组成，这种按数据块编码的方式，还可使不同的节点同时接收到相同的数据，这一点在分布式控制系统中非常有用。 另外，CAN的信号传输采用短帧结构，每一帧的有效字节数为8个，可满足通常工业领域中控制命令、工作状态及测试数据的一般要求；同时8个字节不会占用CRC检验并可提供相应的错误处理功能，保证了数据通信的可靠性。当节点严重错误时，具有自动关闭功能，以切断节点与总线的联系，使总线上的其他节点及通信不受影响，具有较强的抗干扰能力。CAN卓越的特性、极高的可靠性和独特的设计使其特别适合工业过程监控设备互连。 1.2 CAN总线的基本结构 1.2.1 CAN总线的作用 CAN（“Controller Area Network”，控制器局域网）总线的作用就是将整车中各种不同的控制器连接起来，实现信息的可靠共享，并减少整车线束数量。可以设想一种极端情况，如下图所示： 如果整车上所有的用电设备都是一个独立的CAN总线节点，并且每一个节点都向外发送自己当前的状态，并且接受来自外部的信息，那么整车的控制只需要一条CAN总线控制线和电源线就可以了！ 1.2.2 CAN总线的基本工作原理 跟其他总线一样，CAN总线的通信也是通过一种类似于“会议”的机制实现的，只不过会议的过程并不是由一方（节点）主导，而是，每一个会议参加人员都可以自由的提出会议议题（多主通信模式），二者对应关系如下： 会议 局域网 参会人员 节点 参会人员