本文格式為Word版，下載可任意編輯——單片機(jī)和MCP2510的CAN總線通信模塊設(shè)計(jì)

單片機(jī)和MCP2510的CAN總線通信模塊設(shè)計(jì)

年4月16日點(diǎn)擊次數(shù):1884

機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用:

山東理工大學(xué)楊慶華張景元

CAN(ControllerAreaNetwork)總線,即控制器局域網(wǎng)。由于具有高性能、高可靠性以及獨(dú)特的設(shè)計(jì),CA

德國(guó)的Bosch公司最初為汽車監(jiān)控和控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)了CAN總線,現(xiàn)在,其應(yīng)用已面向過程工業(yè)、機(jī)械工業(yè)、紡織工業(yè)、農(nóng)用機(jī)械、機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床、醫(yī)療

總線已經(jīng)形成國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),并已經(jīng)公認(rèn)為是最有前途的現(xiàn)場(chǎng)總線之一。CAN總線規(guī)范已經(jīng)被國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織制訂為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO11898,并得到眾多半導(dǎo)體器件廠

協(xié)議的產(chǎn)品。CAN總線系統(tǒng)智能節(jié)點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)上報(bào)文的接收和發(fā)送站,一般由單片機(jī)和CAN控制器或二者合二為一組成。

Microchip公司生產(chǎn)的一種獨(dú)立的可編程CAN控制器芯片。本文將介紹新型的獨(dú)立CAN通信控制器MCP2510,并給出其在CAN總線系統(tǒng)智能節(jié)點(diǎn)中的應(yīng)用實(shí)

芯片介紹

一種帶有SPI接口的CAN控制器,DIP封裝如圖1所示。它支持CAN技術(shù)規(guī)范V2.OA／B,能夠發(fā)送或接收標(biāo)準(zhǔn)的和擴(kuò)展的信息幀,同時(shí)具有接收濾波和信息管理

CU進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,最高數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)5Mbps,MCU可通過MCP2510與CAN總線上的其他MCU單元通信。MCP2510內(nèi)含3個(gè)發(fā)送緩沖器和2個(gè)接收緩沖器

力,這些特點(diǎn)使得MCU對(duì)CAN總線的操作變得十分簡(jiǎn)便。

0的主要特點(diǎn)

2.0A／B;

接口,支持SPI模式0,0和1,1;

發(fā)送緩沖器和2個(gè)接收緩沖器,可對(duì)其優(yōu)先權(quán)進(jìn)行編程;

接收過濾器,2個(gè)接收過濾器屏蔽;

的中斷管理能力;

耗CMOS工藝技術(shù),其工作電壓范圍為3.0～5.5V,有效電流為5mA,維持電流為10μA;

范圍為-40～十125℃。

工作原理

PDIP、SOIC和TSSOP三種封裝形式。圖2是MCP2510的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖。CAN協(xié)議機(jī)負(fù)責(zé)與CAN總線的接口,SPI接口規(guī)律用于實(shí)現(xiàn)同MCU的通信,而寄放、

各種方式的設(shè)定和操作控制?，F(xiàn)結(jié)合其工作過程將各部分的功能、原理作一介紹。

作

發(fā)送操作通過3個(gè)發(fā)送緩沖器來實(shí)現(xiàn)。這3個(gè)發(fā)送緩沖器各占據(jù)14字節(jié)的SRAM。第1字節(jié)是控制寄放器TXBNCTRL,該寄放器用來設(shè)定信息發(fā)送的條件,且

字節(jié)用來存放標(biāo)準(zhǔn)的和擴(kuò)展的標(biāo)識(shí)符以及仲裁信息;最終8字節(jié)則用來存放待發(fā)送的數(shù)據(jù)信息。在進(jìn)行發(fā)送前,必需先對(duì)這些寄放器進(jìn)行初始化。

理

8個(gè)中斷源,包括發(fā)送中斷、接收中斷、錯(cuò)誤中斷及總線喚醒中斷等。利用中斷使能寄放器(CANINTE)和中斷屏蔽寄放器(CANINTF)可以便利地實(shí)現(xiàn)對(duì)各種中

,INT引腳變?yōu)榈碗娖讲⒈３衷诘碗娖?直到MCU清除中斷為止。

測(cè)

有CRCF錯(cuò)誤、應(yīng)答錯(cuò)誤、形式錯(cuò)誤、位錯(cuò)誤和填充錯(cuò)誤等檢測(cè)功能。MCP2510內(nèi)含接收出錯(cuò)計(jì)數(shù)器(REC)和發(fā)送出錯(cuò)計(jì)數(shù)器(TEC)兩個(gè)錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器。因而對(duì)

有可能由于錯(cuò)誤汁數(shù)器的數(shù)值不同而使其處于錯(cuò)誤一激活、錯(cuò)誤一認(rèn)可和總線-脫離3種狀態(tài)之一。

在智能節(jié)點(diǎn)中的應(yīng)用實(shí)例

0和CAN總線收發(fā)器TJA1050可構(gòu)成一個(gè)CAN總線分布式測(cè)控網(wǎng)絡(luò)。系統(tǒng)可包括一個(gè)主控制器和多個(gè)節(jié)點(diǎn)控制器,這種節(jié)點(diǎn)控制器可對(duì)電動(dòng)機(jī)的電流、電壓

如圖3所示。

撲結(jié)構(gòu)采用了總線式結(jié)構(gòu)和無源抽頭連接,且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低,因而系統(tǒng)的可靠性較高。其信息傳輸采用CAN通信協(xié)議,通信介質(zhì)采用雙絞線。由于CAN總

AN控制節(jié)點(diǎn)進(jìn)行編碼,故系統(tǒng)的可擴(kuò)展性比較好,同時(shí)增刪CAN總線上的控制節(jié)點(diǎn)不會(huì)對(duì)系統(tǒng)的其余節(jié)點(diǎn)造成任何影響。

的MCU可選用具有SPI接口的微處理器,也可采用不帶SPI接口的微處理器。本系統(tǒng)采用的是不帶SPI接口的微處理器AT89C51。AT89C51可通過P1口與C

并用軟件算法來實(shí)現(xiàn)SPI接口協(xié)議。CAN總線收發(fā)器TJA1050則作為MCP25l0與物理總線的接口。假使需要進(jìn)一步提高系統(tǒng)的抗干擾能力,則可在MCP2510

離器。

路原理圖如圖4所示。

計(jì)

常工作之前,需要進(jìn)行正確的初始化,包括設(shè)置SPI接口的數(shù)據(jù)傳輸速率、CAN通信的波特率、MCP2510的接收過濾器和屏蔽器以及發(fā)送和接收中斷允許標(biāo)志

機(jī)對(duì)MCP2510的接收緩沖器和發(fā)送緩沖器的操作,必需通過SPI接口用MCP2510內(nèi)置讀寫命令來完成。其讀、寫命令時(shí)序圖如圖5和圖6所示。

510主要采取中斷模式進(jìn)行總線數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送。整個(gè)系統(tǒng)主序提供兩種中斷：定時(shí)器中斷和外部中斷。定時(shí)器中斷的中斷子程序主要負(fù)責(zé)處理來自模擬

MCP2510發(fā)送“數(shù)據(jù)發(fā)送請(qǐng)求命令〞以及發(fā)送數(shù)據(jù)。外部中斷的中斷處理子程序主要包括CAN總線錯(cuò)誤處理子程序和數(shù)據(jù)接收子程序。

體設(shè)計(jì)流程

計(jì)流程如圖7所示。軟件設(shè)計(jì)時(shí)需要注意以下問題：

510在初始化完成后處于默認(rèn)Config-uration模式下,所以就需要在MCP2510的初始化完后將其置為Normal模式,否則MCP2510將一直停留在Configurat

將MCP2510置Normal模式可通過使用MCP2510內(nèi)置的BitModify(位修改)4指令向CANCTRL控制字寫入一個(gè)0字節(jié)來實(shí)現(xiàn)。510進(jìn)行任何操作之前,都要由微處理器向MCP2510的片選CS輸出一個(gè)低電平,使得MCP2510選通。P2510的“讀〞操作時(shí),發(fā)送完讀指令及其地址碼之后,依舊需要向MCP2510提供時(shí)鐘,以接收“讀〞到的數(shù)據(jù)?？梢酝ㄟ^向MCP2510發(fā)送一個(gè)0字節(jié)來實(shí)現(xiàn)510完成任意操作后,都要延時(shí)一段時(shí)間,使其有足夠的時(shí)間來準(zhǔn)備接收下次操作的命