基于CAN總線的現(xiàn)場設(shè)備控制管理系統(tǒng)
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ＳＪＡ１０００作為微控制器的片外擴(kuò)展芯片，其片選引腳ＣＳ應(yīng)接在微控制器的Ｐ２．０ 上，以用于決定ＣＡＮ控制器各寄存器的地址。ＳＪＡ１０００通過ＣＡＮ總線驅(qū)動器ＰＣＡ８２Ｃ２５０連接在物理總線上。ＰＣＡ８２Ｃ２５０器件可提供對總線的差動發(fā)送能力和對ＣＡＮ控制器的差動接受能力，它同時完全和“ＩＳＯ１１８９８”標(biāo)準(zhǔn)兼容。由于通信信號傳輸?shù)綄?dǎo)線的端點時會發(fā)生反射，而且反射信號會干擾正常信號的傳輸，因此，總線兩端應(yīng)接有終端電阻Ｒ１、Ｒ２，以消除反射信號，其阻值應(yīng)當(dāng)與傳輸電纜的特性阻抗大致相當(dāng)。
2．ＣＡＮ節(jié)點的軟件設(shè)計
本節(jié)點的軟件編程主要包括Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換（ＡＤＣ）、ＣＡＮ控制器的初始化、ＣＡＮ總線數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收等幾個部分。主程序的流程圖如圖３所示。
下面分別對這幾個主要部分的程序設(shè)計做一介紹。
2．１ Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換部分
筆者在本設(shè)計中采用的是單步Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換模式，并將Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換結(jié)果存入指定的數(shù)據(jù)存儲區(qū)。具體步驟如下：
（１）通過設(shè)置ＡＤＣ控制寄存器（ＡＤＣＣＯＮ１和ＡＤＣＣＯＮ(２）的值來確定Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換的工作狀態(tài)和采樣通道號；
（２）使能ＡＤＣ中斷，置位ＳＣＯＮＶ位以啟動單步Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換；
（３）等待響應(yīng)ＡＤＣ中斷，并進(jìn)入中斷服務(wù)程序；
（４）把采樣所得的數(shù)據(jù)從ＡＤＣＤＡＴＡＬ和ＡＤＣ-ＤＡＴＡＨ兩個特殊寄存器中取出，并存入預(yù)設(shè)的片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器中，然后退出中斷服務(wù)程序；
（５）判斷所需通道是否采樣完畢，如果未完成，則設(shè)置采樣通道號并返回步驟（２），若完成則退出Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換子程序。
通過該程序可隨時根據(jù)實際需要更改采樣通道數(shù)，并將采樣結(jié)果直接存入指定數(shù)據(jù)存儲區(qū)，以為今后向ＣＡＮ總線發(fā)送所得數(shù)據(jù)提供便利。
2．２ ＳＪＡ１０００的初始化
ＣＡＮ的通信協(xié)議主要是由ＣＡＮ控制器完成的，因此，要想實現(xiàn)ＣＡＮ節(jié)點的數(shù)據(jù)傳送，對ＣＡＮ控制器的初始化是十分關(guān)鍵的。這個步驟直接決定著該ＣＡＮ網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)各節(jié)點所共同遵守的協(xié)議。對ＳＪＡ１０００進(jìn)行初始化實際上就是通過單片機(jī)向其片內(nèi)的各個寄存器寫入控制字的過程，其寄存器包括以下幾個：
ＲＥＧ ＣＯＮＴＲＯＬ―內(nèi)部控制寄存器地址；
ＲＥＧ ＣＯＭＭＡＮＤ―內(nèi)部命令寄存器地址；
ＲＥＧ ＳＴＡＴＵＳ ―內(nèi)部狀態(tài)寄存器地址；
ＲＥＧ ＩＮＴＥＲＲＵＰＴ―內(nèi)部中斷寄存器地址；
ＲＥＧ ＡＣＲ―內(nèi)部驗收代碼寄存器地址；
ＲＥＧ ＡＭＲ―內(nèi)部驗收屏蔽寄存器地址；
ＲＥＧ ＢＴＲ０―總線定時寄存器０；
ＲＥＧ ＢＴＲ１―總線定時寄存器１；
ＲＥＧ ＯＣＲ―輸出控制寄存器。
其中：ＢＴＲ０、ＢＴＲ１寄存器的內(nèi)容可用于決定系統(tǒng)通信的波特率和ＣＡＮ協(xié)議物理層中的同步跳轉(zhuǎn)寬度，因此，對于一個系統(tǒng)中的所有節(jié)點，這兩個寄存器的內(nèi)容必須相同（包括上位機(jī)），否則將無法進(jìn)行通信；ＯＣＲ寄存器的內(nèi)容用于決定ＣＡＮ控制器的輸出方式；而寫入ＡＣＲ、ＡＭＲ寄存器的內(nèi)容則要根據(jù)實際的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和報文標(biāo)志符來決定。本設(shè)計中筆者采用的是ＢａｓｉｃＣＡＮ模式。
完成初始化后，ＣＡＮ控制器就能正常運行了，但是要實現(xiàn)具體的數(shù)據(jù)收發(fā)任務(wù)，還必須編制特定的收、發(fā)程序。
2．３ ＣＡＮ總線數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收
（１）發(fā)送部分的程序設(shè)計
用ＣＡＮ總線發(fā)送數(shù)據(jù)的流程圖如圖４所示。實際上，在程序運行過程中，常常會在發(fā)送某一幀數(shù)據(jù)時發(fā)現(xiàn)上一幀的數(shù)據(jù)還沒有完全發(fā)送完畢（可以通過查詢狀態(tài)寄存器ＲＥＧ ＳＴＡＴＵＳ的第４位ＢＩＴ ＴＣＳ的顯、隱狀態(tài)可了解上次數(shù)據(jù)的發(fā)送情況）。因此，筆者采用的處理方法是：通過指令啟動本次發(fā)送之后，就不停地查詢狀態(tài)寄存器，以判斷本次發(fā)送是否完成，直到確定完成為止。這樣可以為下次發(fā)送提供便利，同時也有利于程序的順利執(zhí)行，從而避免出現(xiàn)錯誤。
（２）接收部分的程序設(shè)計
圖５所示是該系統(tǒng)接收部分的軟件流程圖。實際上，在對響應(yīng)速度要求不太高的場合，以查詢方式來設(shè)計接收子程序是最簡單、最可靠的方式。如果總線上有數(shù)據(jù)發(fā)往本節(jié)點，則通過查詢狀態(tài)寄存器的第１位ＢＩＴ＿ＲＢＳ的位狀態(tài)，便可得知接收緩沖區(qū)（ＲＸＦＩＦＯ）中的可用信息，然后通過軟件將ＲＸＦＩＦＯ中的數(shù)據(jù)逐個“移入”到指定的片內(nèi)存儲空間即可。對于這樣一個主要以數(shù)據(jù)采集功能為主的ＣＡＮ節(jié)點，這些數(shù)據(jù)多半是由ＣＡＮ網(wǎng)絡(luò)中的“控制中心”發(fā)來的控制信號，設(shè)計時把它們留給ＡＤμＣ８１２進(jìn)一步處理就可以了。
參考文獻(xiàn)
1 Bosch 公司 CAN 協(xié)議規(guī)范 V2.0版本
2 肖海榮 周風(fēng)余.基于SJA1000的CAN總線系統(tǒng)智能節(jié)點設(shè)計 計算機(jī)自動測量與控制 2001、9(2)
3 鄔寬明.CAN總線原理和應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計,北京航空航天大學(xué)出版社
4 SJA1000獨立CAN控制器介紹,廣州周立功單片機(jī)發(fā)展有限公司.
5 獨立CAN器件SJA1000的應(yīng)用,東南大學(xué)學(xué)報,2002年3月.
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