CAN总线通信的网络结构分析研究 通信工程专业VIP免费

3.3.5CAN总线通信的网络结构CAN总线在ISO的基础上对物理层进行了标准化定义。在进行CAN总线设计的时候，因为CAN总线物理层的空间非常大，也就是说，CAN总线物理层中的空间足够CAN总线的应用。但是在设计网络的时候还要注意一个非常重要的问题，那就是必须要按照CAN总线竞争优先原则来进行设计，这个原则是CAN总线必须在遇到总线竞争的时候总是优先获得报文竞争权，这就意味着在其物理层中一定要有非破坏性位，可以让总线网络能够识别它属于媒体访问层，由此而获得优先权。所以，物理层中必须要能支持CAN总线的显性位和隐性位特征[11]。隐性状态表示总线无传输数据，只有接收到节点传来的显性位数据，显性位才会覆盖隐性位，总线呈现显性。CAN总线的组建非常简单，而且也利于后期维护，无需掉电就能在CAN总线上增减设备，下图3-4表示了CAN总线结构。图3-4CAN网络节点的物理结构3.4本章小结本章是锅炉监控系统的整体方案设计章节，首先分析了系统的设计需求，之后对现有的锅炉控制器的组方式进行说明，并提出了改进后的组网控制方式。之后介绍了本次设计中使用到的CAN总线技术的原理和特点。第一章CAN协议转换模块设计本课题在硬件设计上主要设计了CAN-RS485协议转换模块和CAN-RS232协议转换模块，CAN-RS485用于和锅炉控制器连接共同组成CAN节点设备，CAN-RS232用于和监控中心的电脑连接作为CAN主站设备。本章将详细对这两个模块设计中的硬件和软件进行详细的设计。4.1CAN-RS485协议转换模块框图设计CAN-RS485协议转换模块主要用于和现有的锅炉控制器连接，CAN-RS485协议转换模块主要包括CAN驱动器、CAN控制器、STC89C52单片机、RS485电路组成。其中RS485接口电路是和现有锅炉控制器进行通信，STC89C52单片机作为核心的处理器，CAN驱动器和CAN控制器实现CAN数据的发送和接收，整体硬件框图如下图4-1所示。图4-1CAN-RS485协议转换模块框图4.2CAN-RS232协议转换模块框图设计CAN-RS232协议转换模块主要用于和上位机监控中心的电脑连接，使数据可以传送到组态组态界面上。CAN-RS485协议转换模块主要包括CAN驱动器、CAN控制器、STC89C52单片机、RS232电路组成。其中RS232接口电路是和监控中心的电脑连接，STC89C52单片机作为核心的处理器，CAN驱动器和CAN控制器实现CAN数据的发送和接收，整体硬件框图如下图4-2所示。图4-2CAN-RS232协议转换模块框图4.3CAN-RS485/RS232协议转换模块硬件电路设计通过上面4.1和4.2节中CAN-RS485和CAN-RS232中的模块框图，两个协议转换模块的硬件电路基本上是相同的，唯一不同的地方就是一个具有RS232接口，一个具有RS485接口，因此在设计电路板的时候把这两种协议转换模块制作到一块电路板上，使用的时候通过模式选择开关选择是CAN-RS485工作模式还是CAN-RS232工作模式。通过这样的方法也可以使协议转换模块的使用方式更加的灵活。4.3.1STC89C52单片机电路设计CAN-RS485/RS232协议转换模块中使用STC89C52单片作为模块的控制器，STC89C52单片机LQFP44封装。具有以下基本的功能：控制器内置4KBEEPROM，可以运行8KBFlash，配置32为I/O口线、支持512字节RAM，具有看门狗定时器功能，并且拥有复位电路，具有2个外部中断，具有2个16位定时器/计数器，具有一个全双工串行接口。STC89C52单片机在0Hz静态逻辑操作的空闲模式时，CPU停止工作，但是定时/计数器、RAM、串口、中断可以继续工作，工作电压3.8-5V工作电压。可通过串行接口直接下载程序，工作温度范围：-40~+85℃。单片机最小系统电路图如图4-3所示。单片机最小系统电路包括晶振电路和复位电路，晶振电路主要的作用是给单片机提供可以工作的时钟脉冲信号。复位电路的主要的作用是给单片机提供复位信号。图4-3STC89C52单片机最小系统电路图4.3.2CAN控制器电路设计本次设计的CAN控制器电路使用SJA1000实现，SJA1000是一种独立的CAN控制器，在很多的CAN总线电路上都有使用，而且性能稳定。适用于工业网络中的区域网控制。可以完美的替代PCA82C200型号的控制器。SJA1000CAN控制器有两种工作模式，PeliCAN模式和BasicCAN模式。芯片上电后默认的工作模式为BasicCAN模式。如果要使芯片工作在PeliCAN模式需要通过软件...