CAN總線技術(shù)介紹CAN（Controller Area Network）總線是一種串行多主站控制器局域網(wǎng)總線，在數(shù)據(jù)通信方面具有高可靠性、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、靈活性等優(yōu)點(diǎn)。除了廣泛應(yīng)用于汽車行業(yè)外，還擴(kuò)展到

CAN總線技術(shù)介紹

CAN（Controller Area Network）總線是一種串行多主站控制器局域網(wǎng)總線，在數(shù)據(jù)通信方面具有高可靠性、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、靈活性等優(yōu)點(diǎn)。除了廣泛應(yīng)用于汽車行業(yè)外，還擴(kuò)展到機(jī)械工業(yè)、機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床等領(lǐng)域。然而，在大量數(shù)據(jù)通信處理中，單通道CAN總線無(wú)法滿足實(shí)際通信需求。因此，基于多通道實(shí)時(shí)CAN模擬器的設(shè)計(jì)方案應(yīng)運(yùn)而生。

CAN總線通信協(xié)議

在CAN 2.0B版本協(xié)議中，有兩種幀格式：標(biāo)準(zhǔn)幀和擴(kuò)展幀。其中，標(biāo)準(zhǔn)幀包含11位標(biāo)識(shí)符，而擴(kuò)展幀包含29位標(biāo)識(shí)符。根據(jù)報(bào)文傳輸時(shí)嚴(yán)格的幀結(jié)構(gòu)要求，不同類型的幀具有不同的傳輸方式，如數(shù)據(jù)幀用于傳輸數(shù)據(jù)，遠(yuǎn)程幀用于請(qǐng)求數(shù)據(jù)發(fā)送，錯(cuò)誤幀用于指示總線出錯(cuò)，過(guò)載幀用于提供額外延時(shí)。

CAN協(xié)議控制器

目前主流的CAN協(xié)議控制器通常采用I/O總線（如SJA1000）或SPI接口（如MCP2515）與處理器進(jìn)行通信。在設(shè)計(jì)中選擇SJA1000控制器，它是一款獨(dú)立CAN控制器，應(yīng)用于移動(dòng)目標(biāo)和工業(yè)局域網(wǎng)控制領(lǐng)域。SJA1000支持BasicCAN和PeliCAN兩種工作模式，用于完成CAN協(xié)議規(guī)定的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層功能。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

針對(duì)多通道實(shí)時(shí)CAN總線模擬器的設(shè)計(jì)，可以基于ISA總線來(lái)研制，提出了ISA總線CAN通信控制器和微處理器CAN通信控制器兩種設(shè)計(jì)方案?？紤]到CAN總線通信對(duì)實(shí)時(shí)性的要求，以及多通道設(shè)計(jì)的需求，選擇單片機(jī)負(fù)責(zé)CAN總線通信功能。選用DS89C430作為單片機(jī)，性能高效穩(wěn)定，適合實(shí)時(shí)通信需求。同時(shí)，通過(guò)XC95144CPLD芯片實(shí)現(xiàn)鎖存和譯碼功能，提高系統(tǒng)集成度和可靠性。

系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)硬件由單片機(jī)、CAN控制器、CAN收發(fā)器和SRAM存儲(chǔ)器構(gòu)成。單片機(jī)用于計(jì)算和信息處理，CAN控制器用于通信，CAN收發(fā)器用于增強(qiáng)驅(qū)動(dòng)能力，SRAM用于緩存數(shù)據(jù)。整個(gè)系統(tǒng)的發(fā)送和接收過(guò)程通過(guò)單片機(jī)與CAN控制器之間的交互完成，實(shí)現(xiàn)信息的傳輸和處理。

CPLD設(shè)計(jì)部分

CPLD輸入信號(hào)包括單片機(jī)發(fā)送的信號(hào)，經(jīng)過(guò)鎖存、譯碼等處理后得到片選信號(hào)和其他必要信號(hào)。通過(guò)Xilinx ISE和ModelSim環(huán)境的綜合和仿真，驗(yàn)證CPLD設(shè)計(jì)的正確性和可行性，確保系統(tǒng)正常運(yùn)行。

軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)關(guān)鍵在于通信程序設(shè)計(jì)，包括單片機(jī)和CAN控制器的初始化程序、CAN發(fā)送程序和CAN接收程序。通過(guò)MAX232芯片對(duì)單片機(jī)進(jìn)行在線編程，進(jìn)行多通道CAN控制器初始化，并通過(guò)寫(xiě)入控制字確定CAN控制器的工作方式。發(fā)送和接收程序則負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的傳輸和處理，可采用查詢或中斷方式實(shí)現(xiàn)。

在CAN總線的多通道實(shí)時(shí)模擬器設(shè)計(jì)中，硬件與軟件密切配合，充分利用CAN總線技術(shù)優(yōu)勢(shì)，通過(guò)合理的系統(tǒng)架構(gòu)和設(shè)計(jì)方案，實(shí)現(xiàn)了高可靠性、高實(shí)時(shí)性的通信需求。隨著該設(shè)計(jì)方案在實(shí)際工程項(xiàng)目中的成功應(yīng)用，為相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)應(yīng)用和發(fā)展提供了有力支持。