CAN總線-控製器局部網(CAN)國際標準(ISO11898)。CAN總線與(yu) 一般的通信總線相比，它的數據通信具有突出的可靠性、實時性和靈活性。其特點可概括如下：CAN為(wei) 多主方式工作。在報文標識符上，各節點分成不同的優(you) 先級。采用非破壞總線仲裁技術。隻需通過對報文的標識符濾波即可實現點對點、一點對多點方式傳(chuan) 送接收數據。直接通信距離最遠可達零10km(速率5kbps以下)；通信速率最高可達到1Mbps(此時通訊距離最長為(wei) 40m)。CAN上的節點數主要取決(jue) 於(yu) 總線驅動電路，目前可達110個(ge) 。報文采用短幀結構，傳(chuan) 輸時間短，受到幹擾的概率低。每幀信息都有CRC校驗及其他檢錯措施，具有極好的檢錯效果。通信介質可為(wei) 雙絞線、同軸電纜或光纖，選擇靈活。節點在錯誤嚴(yan) 重的情況下具有自動關(guan) 閉輸出功能，使得其他節點的操作不受影響。它具有較高的性能價(jia) 格比。CAN協議是建立在國際標準組織的開放係統互聯模式基礎上的，由於(yu) CAN的數據結構簡單，又是範圍較小的局域網，因此不需要其他中間層，應用層數據直接取自數據鏈路層或直接向鏈路層寫(xie) 數據。結構層次少，有利於(yu) 係統中實時控製信號的傳(chuan) 送。
    本實驗通信網絡通過CAN總線傳(chuan) 輸數據，設計的CAN-RS-232通信適配卡，可掛接在通信網絡的任一節點位置，對於(yu) 通過RS-232總線連入CAN網絡的PC，可用WINDOWS自帶的超級終端或者我們(men) 用VC編寫(xie) 的串口操作程序來接收和發送數據，可以實現點對點，及一點對多點的通信，實現CAN協議裏的數據幀和遠程請求幀的傳(chuan) 送所謂遠程請求幀就是接收端通過發送遠程幀啟動其資源節點傳(chuan) 送它們(men) 各自的數據，板卡還可實現10位精度的A/D轉換並將得到的數據通過CAN總線上傳(chuan) 給上位機CAN總線係統結構如圖1所示：
 

1係統硬件設計
    板卡電路主要由四部分組成：PIC16F877A單片機、獨立CAN通信控製器SJA1000T、CAN總線驅動器TJA1050和RS-232總線驅動器MAX232。主要實現基於(yu) CAN總線的數據傳(chuan) 輸，同時通過RS-232把Pc作為(wei) 終端接人CAN總線以及采集模擬信號並通過CAN總線上傳(chuan) 給上位機。SJA1000T是集成的獨立CAN控製器(與(yu) PHILIPS早期的CAN控製器PCA82C200完全兼容)，它負責完成CAN總線通信協議的物理層和數據鏈路層的功能。對於(yu) 微處理器來說，它相當於(yu) 一個(ge) 存儲(chu) 器I/O 映象設備。由於(yu) CAN控製器和微控製器內(nei) 部都有自己的時鍾產(chan) 生電路，為(wei) 了讓兩(liang) 者之間協調，外加了10M 晶振在微控製器上作為(wei) 整個(ge) 係統的時鍾，並將微控製器的時鍾輸出作為(wei) CAN控製器的時鍾輸入；SJA1000T的中斷輸出信號/INT接到單片機的INT中斷，但也可通過查詢方式實現單片機與(yu) CAN控製器的通信；為(wei) 了使CAN控製器和微控製器能同時可靠的複位，外加了手動複位電路。
    PIC16F877A單片機是目前使用非常廣泛的中端單片機，在本係統中，它主要是用於(yu) 控製CAN控製器SJA1000T，對SJA1000T進行初始化和讀/寫(xie) 操作以及將從(cong) CAN總線或從(cong) RS-232總線傳(chuan) 來的數據進行打包處 後再轉傳(chuan) 到RS-232總線或CAN總線上，即對兩(liang) 個(ge) 總線上的數據流按照協議進行處理和傳(chuan) 送。下位機的單片機主要是采集模擬信號並實現A/D轉換，並通過CAN總線上傳(chuan) 給上位機。

1.1 CAN通信模塊
    SJA1000T的AD0～AD7是地址、數據複合總線，與(yu) PIC16F877A的PORTD端口相連，即單片機通過SJA1000T的這個(ge) 並口來傳(chuan) 遞數據和地址；需要注意的是51係列的單片機有專(zhuan) 門的讀、寫(xie) 和地址鎖存的引腳，而PIC16F877A並沒有，所以我們(men) 隻能用其他端口來模擬控製，在本係統中SJA1000T的ALE、CS、RD 、WR分別與(yu) 單片機的RC0-RC3引腳相連，即用RC0-RC3來控製SJA1000T的地址鎖存、片選和讀/寫(xie) 操作。
    TJA1050是CAN 協議控製器和物理總線之間的接口，主要應用在波特率範圍從(cong) 60kbps到1Mbps。TJA1050可以為(wei) 總線提供差動的發送功能，為(wei) CAN控製器提供差動的接收功能，而且完全符合ISO11898標準。CAN控製器SJA1000T通過一條串行數據輸出線TxD 和一條串行數據輸人線RxD 連接到CAN總線驅動器TJA1050，而TJA1050則通過兩(liang) 個(ge) 有差動接收和發送能力的總線終端連接到CAN總線。總線終端為(wei) 120歐的電阻，其作用為(wei) 匹配總線阻抗，提高數據通信的抗幹擾性及可靠性。CAN通信模塊的原理圖見圖2。
 

1.2 RS-232模塊
    RS-232標準是美國EIA電子工業(ye) 聯合會(hui) 製定的一種串行物理接口標準，廣泛用於(yu) 汁算機與(yu) 終端或外設之間的近端連接 完整的RS-232接口有25根線，一般在計算機串口采用簡化的9芯插頭座：工作時，應保證電平在±(5-15)V之問。因此為(wei) 了能夠同計算機或控製器的TTL器件連接，必須在RS-232與(yu) TTL電路之問進行電平和邏輯關(guan) 係的變換。常用的轉換芯片是MAX232。MAX232內(nei) 部有電壓倍增電路和轉換電路，隻需5V電源便可實現TTL電平與(yu) RS-232電平轉換。RS-232模塊的原理圖見圖3。
 
1.3 A/D轉換模塊
    PIC16F877A單片機自帶有8路模擬通道，轉換精度為(wei) 10位。本適配卡選擇RA0為(wei) 模擬通道。板卡將A/D轉換後的數據通過CAN總線上傳(chuan) 給上位機。

1.4 數據流
    CAN-RS-232的數據流圖見圖4。
 

2 係統軟件設計
    軟件設計分為(wei) 兩(liang) 大塊：板卡底層軟件設計和PC機上串口操作軟件設計。板卡底層軟件設計主要是對PIC16F877A編程，用於(yu) 把從(cong) PC機通過串口輸人給單片機的數據按照CAN協議幀結構進行打包處理，並操作CAN控製器把數據發送到CAN總線；把從(cong) CAN總線上輸入的數據轉換成串行數據輸出給PC機：PC機上串口操作軟件設計主要是對串口的操作和通過串口收發數據。

2.1單片機編程
    開發工具使用的是MPLAB集成開發環境(IDE)，它是綜合的編輯器、項目管理器和設計平台，適用於(yu) 使用Microchip的PICmicro係列單片機進行嵌入式設計的應用開發；編程語言用的是C語言，將HITECH 公司的PICC編譯器直接掛接在MPLAB-IDE集成開發平台下，實現一體(ti) 化的編譯連接和原代碼調試。
    CAN控製器SJA1000T片內(nei) 有模式寄存器MOD、命令寄存器CMR、狀態寄存器SR、中斷寄存器IR、中斷使能寄存器IER、接收緩衝(chong) 器RXB、發送緩衝(chong) 器TXB、仲裁丟(diu) 失捕捉寄存器ALC、錯誤代碼捕捉寄存器ECC、錯誤報警限額寄存器EWLR、錯誤計數寄存器ERR、驗收代碼寄存器ACR、驗收屏蔽寄存器AMR、總線時序寄存器BTR、輸出控製寄存器OCR和時鍾分頻寄存器CDR等，單片機就是通過讀寫(xie) 這些寄存器來實現對SJA1000T的控製，從(cong) 而實現CAN報文的接收和發送。文後給出CAN控製器SJA1000T初始化和接收子程序的流程圖。下麵給出CAN初始化程序，其中WRCAN是自定義(yi) 的一段對SJAIO00T寫(xie) 數據的子程序。
void CANINI()
{WRCAN(MODE，0x09)；//進入複位模式，選擇單向濾波方式，對SJA1000T進行初始化
WRCAN(CDR，0x88)；//選擇PeliCAN模式，關(guan) 閉CLKOUT
WRCAN(IER，0x0D)；//中斷允許寄存器
//以下根據需要對屏蔽寄存器賦初值，將位設為(wei) 1表示DON'T CARE，設為(wei) 0表示CARE
WRCAN(AMR0，0x00)；
WRCAN(AMR1，0x00)；
WRCAN(AMR2，0xFF)；
WRCAN(AMR3.0xFF)；//因為(wei) AMR3的最低兩(liang) 位是不用的，必須置“1”
//以下根據情況為(wei) 驗收代碼寄存器賦初值
WRCAN(ACR0，0x00)；
WRCAN(ACR1，0x00)；
WRCAN(ACR2，0xFF)；
WRCAN(ACR3，0xFF)；//ACR，AMR各位設為(wei) 1，是為(wei) 了允許任何數據通過濾波器的驗收
WRCAN(BTR0，0x03)；//總線定時寄存器
WRCAN(BTR1，0xFF)；//設置波特率為(wei) 50kbps
B=fXT/[2*BRP*(1+Tseg1+Tseg2)]
WRCAN(OCR，0xAA)；//輸出控製寄存器
WRCAN(RBSA，0x00)；//接收緩存寄存器FIFO的起始地址為(wei) 0
WRCAN(TXERR，0x00)；//清除發送錯誤寄存器
RDCAN(ECC)；//清除ECC，因為(wei) ECC是隻讀不能寫(xie) 的，當被讀出時，其相應位即被清除
WRCAN(MODE，0x08)；//設為(wei) 單濾波方式，並返回工作狀態
return； }
void WRCAN(address，data)//向SJA1000T的寄存器寫(xie) 入數據
unsigned char address；
unsigned char data；
{PORTC=0x0D；//RC3=1；RC2=1；Rc1=0；RC0=1；即ALE置1，則鎖存地址，其餘(yu) 端口參考時序圖
PORTD=address；
PORTC=0x04；//RC0=0；RC1=0；RC2=1；RC3=0；即ALE置0，則傳(chuan) 輸據.進入寫(xie) 方式，其餘(yu) 端口參考時序圖
PORTD=data；//將數據寫(xie) 入端口D
PORTC=0x0E；//RC3=1；RC2=1；RC1=1；RC0=0；各端口還原
}
 
2.2 串口操作程序設計
    在各種開發工具中間，VC由於(yu) 功能強大和靈活，所以本實驗係統使用VC作為(wei) 開發工具。串口通訊目前流行的方法主要有3種：一是利用Microsoft提供的CMSCOMM控件進行通訊，通過插入ActiveX控件的方式實現；二是利用WIN API函數進行編程，這種編程的難度較高，要掌握較多的API函數；三是利用現在網絡上麵提供的一些串口通訊控件進行編寫(xie) ，比如CSerial類等。本程序采用WINAPI函數進行串口的開發，程序在PC機上用來收發串口數據運行正確穩定。

3 結束語
    本係統在PC機上使用串口通信程序收發RS-232總線上的數據，並通過PIC單片機和CAN通信模塊連人CAN網絡。板卡可進行雙向通信：一方麵可以把從(cong) CAN總線接收的數據流轉換成標準的RS-232格式的數據流上傳(chuan) 給PC機；另一方麵可以把接收的RS-232格式的數據流轉換成符合CAN協議的報文結構傳(chuan) 送到CAN總線上。充分利用了CAN總線組網的優(you) 勢，構成的總線型通訊網絡具有通訊波特率高、通訊距離長、節點容量大、可靠性高等特點。利用VC編程的串口通信程序接收顯示和發送數據，實現了多主機基於(yu) CAN網絡的數據通訊。