基于82527的CAN總線智能傳感器節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

作者：時(shí)間：2004-12-07 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)

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摘要：介紹一種以8051微控制器和82527獨(dú)立CAN總線控制器為核心組成的CAN總線智能 傳感器節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)方法，并給出其硬件原理圖和初始化程序。

關(guān)鍵詞：CAN總線 82527 單片機(jī) 數(shù)據(jù)采集智能 節(jié)點(diǎn)

引言

CAN（Controller Area Network，控制局域網(wǎng)）屬于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線，是德國(guó)Bosch公司20世紀(jì)80年代初作為解決現(xiàn)代汽車中眾多的控制與測(cè)試儀器間的數(shù)據(jù)交換而開(kāi)發(fā)的一種通信協(xié)議。1993年11月，ISO正式頒布了高速通信控制局域網(wǎng)（CAN）的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)（ISO11898）。CAN總線系統(tǒng)中現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集由傳感器完成，目前，帶有CAN總線接口的傳感器種類還不多，價(jià)格也較貴。本文給出一種由8051單片機(jī)和82527獨(dú)立CAN總線控制器為核心構(gòu)成的智能 節(jié)點(diǎn)電路，在普通傳感器基礎(chǔ)上形成可接收8路模擬量輸入和智能傳感器節(jié)點(diǎn)。

1 獨(dú)立CAN總線控制器82527介紹

82527是Intel公司生產(chǎn)的獨(dú)立CAN總線控制器，可通過(guò)并行總線與Intel和Motrorola的控制器接口；支持CAN規(guī)程2.0B標(biāo)準(zhǔn)，具有接收和發(fā)送功能并可完成報(bào)文濾波。82527采用CHMOS 5V工藝制造，44腳PLCC封裝，使用溫度為-44～+125℃，其引腳的排列和定義參見(jiàn)參考文獻(xiàn)[1]。

（1）82527的時(shí)鐘信號(hào)

82527的運(yùn)行由2種時(shí)鐘控制：系統(tǒng)時(shí)鐘SCLK和寄存器時(shí)鐘MCLK。SCLK由外部晶振獲得，MCLK對(duì)SCLK分頻獲得。CAN總線的位定時(shí)依據(jù)SCLK的頻率，而MCLK為寄存器操作提供時(shí)鐘。SCLK頻率可以等于外部晶振XTAL，也可以是其頻率的1/2；MCLK的頻率可以等于SCLK或是其頻率的1/2。系統(tǒng)復(fù)位后的默認(rèn)設(shè)置是SCLK=XTAL/2，MCLK=SCLK/2。

（2）82527的工作模式

82527有5種工作模式：Intel方式8位分時(shí)復(fù)用模式；Intel方式16位分時(shí)復(fù)用模式；串行接口模式；非Intel方式8位分時(shí)復(fù)用模式；8位非分時(shí)復(fù)用模式。本文應(yīng)用Intel方式8位分時(shí)復(fù)用模式，此時(shí)82527的30和44腳接地。

（3）82527的寄存器結(jié)構(gòu)[2]

82527的寄存器地址為00～FFH.下面根據(jù)需要對(duì)寄存器給予介紹。

①控制寄存器（00H）：

7	6	5	4	3	2	1	0
0	CCE	0	0	EIE	SIE	IE	INIT

CCE――改變配置允許位，高電平有效。該位有效時(shí)允許CPU對(duì)配置寄存器1FH、2FH、3FH、4FH、9FH、AFH寫(xiě)操作。

EIE――錯(cuò)誤中斷允許位，高電平有效。該位一般置1，當(dāng)總線上產(chǎn)生異常數(shù)量的錯(cuò)誤時(shí)中斷CPU。

SIE――狀態(tài)改變中斷允許位，高電平有效。該位一般置0。

IE――中斷允許位，高電平有效。

INIT――軟件初始化允許位，高電平有效。該位有效時(shí)，CAN停止收發(fā)報(bào)文，TX0和TX1為隱性電平1。在硬件復(fù)位和總線關(guān)閉時(shí)該位被置位。

②CPU接口寄存器（02H）：

7	6	5	4	3	2	1	0
RSTST	DSC	DMC	PWD	SLEEP	MUX	0	CEN

RSTST――硬件復(fù)位狀態(tài)位。該位由82527寫(xiě)入，為1時(shí)硬件復(fù)位激活，不允許對(duì)82527訪問(wèn)；為0時(shí)允許對(duì)82527訪問(wèn)。

DSC――SCLK分頻位。該位為1，SCLK=XTAL/2；為0，SCLK=XTAL。

DMC――MCLK分頻位。該位為1，MCLK=SCLK/2；為0，MCLK=SCLK。

PWD――掉電模式使能位，高電平有效。

SLEEP――睡眠模式使能位，高電平有效。

MUX――低速物理層復(fù)用標(biāo)志位。該位為1，ISO低速物理層激活，PIN24=VCC/2，PIN11=INT#（＃表示取反）；該位為0，PIN24=INT#，PIN11=P2.6。

CEN――時(shí)鐘輸出允許位，高電平有效。

③標(biāo)準(zhǔn)全局屏蔽寄存器（06～07H）。該寄存器用于具有標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)識(shí)符的報(bào)文，或XTD置0的報(bào)文寄存器。該方式稱為報(bào)文接收濾波。當(dāng)某位為1時(shí)，報(bào)文標(biāo)識(shí)符的相應(yīng)位必須匹配；為0時(shí)，不必匹配。

④擴(kuò)展全局屏蔽寄存器（08～0BH）。該寄存器用于擴(kuò)展報(bào)文格式，或XTD置1的報(bào)文寄存器，其作用與③相同。

7	6	5	4	3	2	1	0
0	COBY	POL	0	DCT1	0	DCR1	DCR0

⑤總線配置寄存器（2FH）：

COBY――旁路輸入比較器標(biāo)志位，高電平有效。

POL――極性標(biāo)志位。為1，如果旁路輸入比較器，RX0的輸入邏輯1為顯性，邏輯0為隱性；為0，則反之。

DCT1――TX1輸出切斷控制位。為1，TX1輸出不被驅(qū)動(dòng)，該模式用于1根總線的情況，2根差分導(dǎo)線短路；為0，TX1輸出被驅(qū)動(dòng)。

DCR1――RX1輸入切斷控制位。為1，RX1與輸入比較器的反相端斷開(kāi)，接至VCC/2；為0，RX1接至輸入比較器反相端。

DCR0――RX0輸入切斷控制位。作用與DCR1相同，此時(shí)RX0接至比較器同相端。

7	6	5	4	3	2	1	0
SJW	BRP

⑥位定時(shí)寄存器0（3FH）；

SJW――同步跳轉(zhuǎn)寬度位場(chǎng)，編程值1～3。

BRP――波特率分頻位場(chǎng)，編程值0～63。

7	6	5	4	3	2	1	0
SPL	TSEG2			TSEG1

⑦位定時(shí)寄存器1（4FH）：

SPL――采樣模式標(biāo)志位。1表示每位采樣3次；0表示每位采樣1次。

TSEG1――時(shí)間段1位場(chǎng)，編程值2～15。

TSEG1――時(shí)間段2位場(chǎng)，編程值1～7。

波特率=XTAL/[(DSC+1)*(BRP+1)*（3+TSEG1+TSEG2）]

⑧報(bào)文寄存器（把每個(gè)寄存器的第1字節(jié)地址作為基址BASE）。

	7	6	5	4	3	2	1	0
BASE+0	MSGVAL		TXIE		RXIE		INTPND
BASE+1	RMTPND		TXRQST		MSGLST/CPUUPD		NEWDAT

◇控制寄存器0，1（BASE+0，BASET+1）

MSGVAL――報(bào)文寄存器有效標(biāo)志位，高電平有效。10置位，01復(fù)位。

TXIE――發(fā)送中斷允許標(biāo)志位，高電平有效。10置位，01復(fù)位。

RXIE――接收中斷允許標(biāo)志位，高電平有效，10置位，01復(fù)位。

INTPND――中斷申請(qǐng)標(biāo)志位，高電平有效。10置位，01復(fù)位。

RMTPND――遠(yuǎn)程幀申請(qǐng)標(biāo)志位，高電平有效。10置位，01復(fù)位。

TXRQST――請(qǐng)求發(fā)送標(biāo)志位，高電平有效。10置位，01復(fù)位。

MSGLST――報(bào)文丟失標(biāo)志位，只用于接收?qǐng)?bào)文寄存器。10表示未讀報(bào)文被新報(bào)文覆蓋，01表示未覆蓋。

CPUUPD――CPU更新標(biāo)志位，只用于發(fā)送報(bào)文寄存器。10報(bào)文不被發(fā)送，01報(bào)文可發(fā)送。

NEWDAT――新數(shù)據(jù)標(biāo)志位。10表示向寄存器寫(xiě)入了新數(shù)據(jù)，01表示無(wú)新數(shù)據(jù)寫(xiě)入。

◇仲裁寄存器0，1，2，3（BASE+2-BASE+5）

存儲(chǔ)報(bào)文標(biāo)識(shí)符。

7	6	5	4	3	2	1	0
DLC				DIR	XTD	保留

◇報(bào)文配置寄存器（BASE+6）

DLC――數(shù)據(jù)長(zhǎng)度編碼，編程值0～8。

DIR――方向標(biāo)志位。1發(fā)送，0接收。

XTD――標(biāo)準(zhǔn)/擴(kuò)展標(biāo)識(shí)符標(biāo)志位。1擴(kuò)展標(biāo)識(shí)符，0標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)識(shí)符。

◇數(shù)據(jù)寄存器（BASE+7-BASE+14）

82527存儲(chǔ)報(bào)文時(shí)，8個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)均被寫(xiě)入，未用到的字節(jié)數(shù)據(jù)是隨機(jī)的。

2 硬件電路設(shè)計(jì)

智能節(jié)點(diǎn)的電路如圖1所示（圖中6264略去）。

在硬件設(shè)計(jì)中，由ADC0809完成對(duì)8路模擬置的轉(zhuǎn)換，與8051的信息交換采用查詢方式，地址BFF8～BFFFH，其時(shí)鐘可由ALE二分頻獲得；82527完成與CAN總線的信息交換。本設(shè)計(jì)中，旁路了輸入比較器，與8051的信息交換采用中斷方式，地址7F00～7FFFH，可以用82527的P1口和P2口對(duì)開(kāi)關(guān)量采集或?qū)^電器進(jìn)行控制。82C250提供82527和物理總線間的接口，提高接收和發(fā)送能力?？筛鶕?jù)需要擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器。

3 軟件設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)軟件采用MCS-51匯編語(yǔ)言編寫(xiě)，程序框圖如圖2所示。

82527的初始化程序如下：

INT：MOV DPTR，＃0FF02H

MOV A，＃00H

MOVX @DPTR，A ；SCLK=XTAL

；MCLK=SCLK,CLKOUT無(wú)效

MOV DPTR，＃0FF00H

MOV A，＃41H

MOVX @DPTR，A ；置位CCE，INIT

MOV DPTR，＃0FF2FH

MOV A，＃48H