基于单片机的CAN总线分布式测控系统的研制

CAN总线收发器选用PCA82C250作为总线收发器。 PCA82C250是CAN 协议控制器和物理总线之间的接口。82C250 可以为总线提供不同的发送性能，为CAN 控制器提供不同的接收性能。而且它与“ISO 11898”标准完全兼容。PCA82C250的目的是为了增大通信距离，提高系统的瞬间抗干扰能力，保护总线，降低射频干扰（RFI）实现热防护等。为了进一步提高抗干扰措施，在两个CAN器件之间使用了由高速隔离器件6N137构成的隔离电路。 CAN器件与微处理器的硬件连接如图2所示。

硬件电路的设计并不太困难，但有几点应引起注意：

总线两端两个120Ω的电阻，对于匹配总线阻扰，起着相当重要的作用。忽略掉它们，会使数据通信的抗干扰性及可靠性大大降低，甚至无法通信。 （2005-11-28 15:07:00 阅读数：21 ）

82C50第8脚与地之间的电阻Rs称为斜率电阻，它的取值决定了系统处于高速工作方式还是斜率控制方式。把该引脚直接与地相连，系统将处于高速工作方式，在这种方式下，为避免射频干扰，建议使用屏蔽电缆作总线；而在波特率较低、总线较短时，一般采用斜率控制方式，上升及下降的斜率取决于民的阻值，实验数据表明15~200kΩ为Rs较理想的取值范围，在该方式下，可以使用平行线或双绞线作总线。

SJA1000的TX1脚悬空，RX1引脚的电位必须维持在约0.5Vcc上，否则，将不能形成CAN协议所要求的电平逻辑。如果系统传输距离近，环境干扰小，可以不用电流隔离，这样可直接把82C250的VREF端（约为0.5 Vcc）与RX1脚相连，从而简化了电路。

在系统中，SJA1000的片选信号一般由地址总线经译码获得，并由此决定出CAN控制器各寄存器的地址。实际应用中，采用单片机AT89C52的P2.7为片选信号。所以，SJA1000的地址为：7F00~7F32H。

当上电复位时，AT89C52的上电复位，需要从低到高的电平变化来激活，而SJA1000的17脚RST被激活，需要出现一个由高电平到低电平的跳变，因此，这必须加一个反相器。

(2)数据采集模块

数据采集模块用来将各类传感器的数据传送到CAN总线上。整个电路包括：看门狗X5045，单片机89C52，锁存器74LS373，A/D转换器ADC0809以及CAN控制器SJA1000和收发器82C250。电路板如图3。

数据采集模块的工作原理：各类传感器采集到数据后将0—5V的模拟量传送到ADC0809，0809将转换成的数字量传给89C52，最后单片机将采集到的数据送到SJA1000通过CAN总线收发器82C250传上总线，完成数据采集工作。

(3)控制模块

是一个带有CAN通信功能的隔离型控制器。该模块有一个数据输入点，可以是命令或其他信号，有一个模拟量输出，供输出执行机构是连续变化的控制系统使用，例如控制步进电机；还有一路是数字量输出，供执行机构是两位式的控制系统使用，例如开关设备。这个控制器可以单独作为一个调节器使用，因为在该模块上提供了完整的显示窗口和操作按钮，可以设定温度设定值、PID调节参数等运行过程中可以显示被控对象的PV值和SV值。该模块可以根据设定的控制点及升、降的时间实现自动调节。带有CAN通信口，可以与微机实现通信，也就是说控制模块可以接入CAN 网络系统。通过上位机实现对多个节点上的控制模块设定各控制点的上下限控制点、PID值、实现时间等控制参数，并实时记录各控制器的测量值，描绘出变化曲线，供实验人员对实验结果进行分析。如图4所示。

4系统软件设计

(1)CAN 总线通讯模块

CAN总线测控系统的通信软件分为3部分：CAN初始化、数据发送和数据接收。

① CAN初始化

其主要是设置CAN的通信参数。需要初始化的寄存器有：模式寄存器（Peli CAN模式）、时分寄存器、接收代码寄存器、屏蔽寄存器、总线定时寄存器、输出控制寄存器等。需要注意的是，这些寄存器仅能在复位期间可写访向，因此,在对这些寄存器初始化前，必须确保系统进入了复位状态，并且系统中各CAN控制器的总线定时寄存器的初始化字必须相同。

② 数据发送

现场的各传感器把环境多参数的检测信号（数字量、模拟量、开关量）进行转换处理后，发向CAN控制器的发送缓冲区，然后启动CAN控制器的发送命令，此时CAN控制器将自动向总线发送数据，不再需传感器的微控制器进行干预。若系统中有多个传感CAN控制器同时向总线发送数据，则CAN控制器通过信息帧中的标识符来进行仲裁，标识符数值最小的CAN控制器具有对总线的优先使用权。

③ 数据接收

整个温室微机测控系统中的CAN控制器检测到总线上有数据时会自动接收总线上的数据，存入其接收缓冲区，并向89C52微控制器发送接收中断，启动中断接收服务程序，89C52通过执行中断接收服务程序，从CAN控制器的接收缓冲区