現(xiàn)場(chǎng)總線教程第5課

1、2011年5月23日 東北大學(xué)秦皇島分校幾種流行的現(xiàn)場(chǎng)總線幾種流行的現(xiàn)場(chǎng)總線2011年5月23日 通用串行端口數(shù)據(jù)通信 EIA-232-D接口標(biāo)準(zhǔn) EIA-485-D接口標(biāo)準(zhǔn) 控制器局域網(wǎng)控制器局域網(wǎng) 基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線 Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線2011年5月23日 CAN通訊協(xié)議 CAN智能節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)智能節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)2011年5月23日 總體結(jié)構(gòu)總體結(jié)構(gòu) 硬件設(shè)計(jì) 軟件設(shè)計(jì)2011年5月23日上位機(jī)PC節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)1CAN接口節(jié)點(diǎn)NCAN接口120120120120CANHCANL2011年5月23日2011年5月23日 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu) 硬件設(shè)計(jì)硬件設(shè)計(jì) 軟件設(shè)計(jì)2011年5月23日微控制器2011年5月2

2、3日2011年5月23日 微控制器（單片機(jī)） CAN控制器控制器 CAN收發(fā)器 光耦2011年5月23日 以一塊可編程芯片來實(shí)現(xiàn)CAN協(xié)議中規(guī)定的部分物理層和全部數(shù)據(jù)鏈路層功能。 作為微控制器和CAN收發(fā)器的接口。2011年5月23日 獨(dú)立的獨(dú)立的CAN控制器：控制器：SJA1000 集成CAN的微控制器：P8xC5912011年5月23日 擴(kuò)展的接收緩沖器為64B，先進(jìn)先出（FIFO） 與CAN 2.0協(xié)議兼容 同時(shí)支持11bit（CAN 2.0A）和29bit（CAN 2.0B）標(biāo)識(shí)符 位速率可以達(dá)到1Mbps 對(duì)微控制器的類型沒有限制 溫度適應(yīng)范圍為-40 +125 2011年5月23日

3、 SJA1000引腳引腳 SJA1000內(nèi)部結(jié)構(gòu) SJA的BasicCAN模式2011年5月23日2011年5月23日 AD7AD0 地址/數(shù)據(jù)復(fù)用總線； ALE ALE（地址鎖存允許）輸入信號(hào)； CS 片選信號(hào)，低電平允許訪問SJA1000； INT 中斷輸出； RD 來自CPU的讀信號(hào)； WR 來自CPU的寫信號(hào)。2011年5月23日 TX0/TX1 從輸出驅(qū)動(dòng)器輸出到物理線路上； RX0/RX1 從CAN總線到SJA1000輸入比較器。2011年5月23日 RST 復(fù)位輸入，低電平有效； MODE 選擇Intel模式或Motorola模式； XTAL1/XTAL2 外部時(shí)鐘振蕩電路。20

4、11年5月23日2011年5月23日 SJA1000引腳 SJA1000內(nèi)部結(jié)構(gòu)內(nèi)部結(jié)構(gòu) SJA的BasicCAN模式2011年5月23日微控制器接口管理邏輯模塊接收緩沖發(fā)送緩沖接收過濾2011年5月23日 接口管理邏輯：解釋來自MCU的命令?？刂芐JA1000的內(nèi)部尋址，向MCU提供中斷信息和狀態(tài)信息。 發(fā)送緩沖器：存儲(chǔ)發(fā)送的CAN總線上的完整報(bào)文，緩沖器長(zhǎng)13個(gè)字節(jié)，由MCU寫入。 接收緩沖器：用于存儲(chǔ)從CAN總線上接收并采用的報(bào)文。2011年5月23日 接收過濾器：將接收到的標(biāo)識(shí)符與接收過濾寄存器的內(nèi)容進(jìn)行比較，以確定是否接收整個(gè)報(bào)文。2011年5月23日 SJA1000引腳 SJA10

5、00內(nèi)部結(jié)構(gòu) SJA1000的的BasicCAN模式模式2011年5月23日 執(zhí)行CAN 2.0A協(xié)議，BasicCAN模式 執(zhí)行CAN2.0B協(xié)議，PeliCAN模式*DeviceNet協(xié)議基于BasicCAN模式2011年5月23日 BasicCAN模式下的地址分配模式下的地址分配 復(fù)位值 發(fā)送緩沖器 接收緩沖器 接收過濾器2011年5月23日 SJA1000的地址區(qū)域由控制段和報(bào)文緩沖段組成。 SJA1000有復(fù)位和工作兩種寄存器訪問模式。2011年5月23日 控制段：CPU與SJA1000間的狀態(tài)、控制和命令的交換。包括：控制寄存器、命令寄存器、狀態(tài)寄存器和中斷寄存器。 報(bào)文緩沖段：分

6、為發(fā)送緩沖器和接收緩沖器。2011年5月23日 BasicCAN模式下的地址分配 復(fù)位復(fù)位 發(fā)送緩沖器 接收過濾器2011年5月23日 硬件復(fù)位：在芯片的復(fù)位腳（RST）上提供一定寬度的低電平。硬件復(fù)位需要足夠的時(shí)間才能使控制寄存器中復(fù)位請(qǐng)求位置1。 軟件復(fù)位：通過編程設(shè)置CR.0（復(fù)位請(qǐng)求位）為1，或由脫離總線而引起的復(fù)位。2011年5月23日 SJA1000檢測(cè)到復(fù)位請(qǐng)求位為1后，將中止當(dāng)前報(bào)文的接收/發(fā)送而進(jìn)入復(fù)位模式。 復(fù)位模式多用于CAN節(jié)點(diǎn)的初始化設(shè)置。 當(dāng)復(fù)位請(qǐng)求位從1變?yōu)?，SJA1000返回到工作模式。2011年5月23日 BasicCAN模式下的地址分配 復(fù)位值 發(fā)送緩沖器

7、發(fā)送緩沖器 接收過濾器2011年5月23日 發(fā)送緩沖器用于存儲(chǔ)來自CPU的將要發(fā)送的報(bào)文，分為描述符區(qū)和數(shù)據(jù)區(qū)。 發(fā)送緩沖器的讀/寫只能在SJA1000處于工作模式時(shí)由CPU完成。2011年5月23日（1）標(biāo)識(shí)符ID 用于總線仲裁和接收過濾。（2）遠(yuǎn)程發(fā)送請(qǐng)求RTR 確定通過總線發(fā)送的是遠(yuǎn)程幀或數(shù)據(jù)幀。 2011年5月23日（3）數(shù)據(jù)長(zhǎng)度碼DLC 決定了報(bào)文數(shù)據(jù)域中的字節(jié)數(shù)。（4）數(shù)據(jù)區(qū) 存儲(chǔ)即將發(fā)送的數(shù)據(jù)。*接收緩沖器與發(fā)送緩沖器結(jié)構(gòu)相同。2011年5月23日 BasicCAN模式下的地址分配 復(fù)位值 發(fā)送緩沖器 接收過濾器接收過濾器2011年5月23日 大多數(shù)應(yīng)用中SJA1000與MCU間

8、通過中斷的方式交換數(shù)據(jù)。 只有當(dāng)接收?qǐng)?bào)文的標(biāo)識(shí)符與接收過濾器中標(biāo)識(shí)符預(yù)設(shè)值相同時(shí)，CAN控制器才允許將已接收?qǐng)?bào)文傳送到RXFIFO接收緩沖區(qū)中。2011年5月23日 包括接收碼寄存器ACR和接收屏蔽寄存器AMR。 接收碼寄存器定義要接收數(shù)據(jù)幀的位模式。 接收屏蔽寄存器定義某些位為“無(wú)關(guān)”。 AMR定義為“0”表示數(shù)據(jù)幀中對(duì)應(yīng)位必須參與ACR對(duì)應(yīng)位的比較。2011年5月23日2011年5月23日2011年5月23日 獨(dú)立的CAN控制器：SJA1000 集成集成CAN的微控制器：的微控制器：P8xC5912011年5月23日 獨(dú)立CAN控制器必須外接微控制器。 采用集成CAN控制器的單片機(jī)。 簡(jiǎn)化

9、了硬件設(shè)計(jì)，提高了系統(tǒng)可靠性。 但功能不如獨(dú)立的CAN控制器。2011年5月23日 微控制器（單片機(jī)） CAN控制器 CAN收發(fā)器收發(fā)器 光耦2011年5月23日 提供了CAN控制器和物理傳輸線路之間的接口 提供對(duì)總線的差分驅(qū)動(dòng)發(fā)送和接收功能2011年5月23日2011年5月23日2011年5月23日 82C250驅(qū)動(dòng)電路具有限流電路，可防止發(fā)送輸出級(jí)對(duì)電源、地或負(fù)載短路。 可限制芯片的溫升。 采用雙線差分驅(qū)動(dòng)，有助于抑制瞬變干擾。2011年5月23日2011年5月23日 高速工作模式高速工作模式 斜率控制工作模式 待機(jī)工作模式2011年5月23日 對(duì)應(yīng)較高的總線速度或長(zhǎng)度，發(fā)送器的輸出級(jí)晶體

10、管盡可能快的導(dǎo)通或截止。 建議采用屏蔽電纜，避免出現(xiàn)射頻干擾問題。 不采用任何措施限制上升和下降的斜率，將引腳8 Rs接地。2011年5月23日 高速工作模式 斜率控制工作模式斜率控制工作模式 待機(jī)工作模式2011年5月23日 對(duì)于較低速度或較短的總線長(zhǎng)度，可采用斜率控制工作模式。 上升和下降的斜率可以通過引腳8至地連接的電阻進(jìn)行控制。斜率正比于引腳8上的電流輸出。 可采用非屏蔽雙絞線。2011年5月23日 高速工作模式 斜率控制工作模式 待機(jī)工作模式待機(jī)工作模式2011年5月23日 如果引腳8接高電平，則電路進(jìn)入低電平待機(jī)模式。 發(fā)送器被關(guān)閉，接收器轉(zhuǎn)至低電流。 如果檢測(cè)到顯性位，微控制器將通過引腳8將驅(qū)動(dòng)器變?yōu)檎９ぷ鳡顟B(tài)對(duì)該條件作出響應(yīng)。2011年5月23日 微控制器（單片機(jī)） CAN控制器 CAN收發(fā)器 光耦光耦2011年5月23日 CAN控制器與CAN收發(fā)器間的接口，實(shí)現(xiàn)兩者的電氣隔離。 光耦部分電路所采用的兩個(gè)電源必須完全隔離。 采用光耦會(huì)造成傳輸延遲，因此光耦速度必須滿足通信速率。2011年5月23日人有了知識(shí)，就會(huì)具