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基于SJA1000的CAN总线智能节点设计

【 科技产 品 研发 】 高  

蠢  

基 于s A    的CAN总 线 智 能 节 点设 计  j lo    oo
宋 杰 
苏 州 250 )   I 1 0 0  ( ?供 电 公 司  江 苏 苏  H



要: 介绍采NS A O O  ̄ 线控制器 ,配 合单机芯 片组成  ̄C N 线智能化 节点控 制系统 的实现 。并从硬 件组成 到软件 设 计,到 敲后 的抗 f   J IOY总 JA总   扰设 计进行简 

要的说明和阐述 。   关 键 词 : C N;8 A;智 能 节 点 ;硬 件 软 件 ;抗 干 扰    A J 中 图 分 类 号 :T 3   1 文 献 标 识 码 :A 文 章 编 号 : 171 7 9 ( 0 1 4 0 6 - 0  P 9 4 1   — 5 7 2 1 )0 1 0 7 1 6

1C N和S A O 0  A J I 0 概述 

送 器 、C N A 总线 保护 为 一体 ,带 隔离 的 高速 C N 发 元件 ,这个 芯 片 的工作  A收

CN A 系统主要是由多个网络节点、转发器和上位机构成。所谓节点就 
是 网络 上信 息 接 收和 发 送 的 中转 站 ,CN 线 上 的 网络 节 点 可 以到 达 百 余  A总 个 。所谓 的 智能 化节 点 就是 由微 处 理器 和 可编 程 的控 制 器构 成 , 市场 上有  两 类 控制 器和 cN 能 总线 程 , ‘ 是兼 容 性 的控 制器 ,即微 处 理和 cN A功   种 A 功  能结 合 ;一 种 就 是 独 立 的 C N 制 器 ,本 文 所 介 绍 的 S A O 0 是 这 种 设  A控 J I0就 备 。使用 独 立 的C N A 控制 器 主 要 是 方便 技 术 人 员灵 活 的 选择 单 片 机 ,组 成  多样化 的系 统 。   SA O 0 飞 利浦 公 司研制 和 退 出的C N J I0是 A 通信 控 制器 ,其 主 要 的核心 是  CN 块 , 其他 辅 助 有接 口管 理 逻辑 、缓 冲 发送 、F F接 收 端 口、滤 波 器  A模 IO 等 组 成 。SA 00 工 作 的 时候 ,核 心 模 块 负 责将 CN J 10在 A 信息 的收 发 和C N A 协  议的 实现 ,接 口管 理 的逻 辑 是 一 中转 站 ,利 用 其 寄存 器处 理 微 处 理 与  个
S A O 0 间 的相 互 访 问 和 数据 处 理 , 负 责的 是 地 址和 数 据 纵 向 的访 问 。 JI 0之  

性 能是 兼 容T D RD X 、 x引脚 ,兼 容3 35 的C N 制 器 ,这 样就 减 少 了其他  . -伏 A控
电气 元 件 的来辅 助 建立 系统 ,而 直接 将C N A 与之 相连 接 即 可解决 带隔 离 。  

4智 能节 点 的软件 设 计 
智 能节 点 的实现 还 需要 软件 进行 辅助 ,因此 软件 的设 计也 十分 重要 。  

在 软 件 的实 现 过 程 中 需要 三 个 部 分 : CN1点 的 初 始 化 、 文 报 信 息 的 发  A  
送 、文报 信 息的 接收 。  

SA O0 J I0 的初 始化通 常 在 复位 模式 下进 行 ,进 行 复位 的 时候 SAO 0 J I0 在 
I T 到 一个 复 位 脉 冲 ,进 入 到 复位 模 式 , 丰控 制 器 通 过读 取 复何 模 式 和  N得

请 求 标志 来 检 查芯 片是 否 达到 复 位模 式 ,达 到 复位 则 进行 寄 存器 的 设计 。  
初 始 化 的进 行 是为 了将 工 作方 式 设 置、 滤波 方 式 设置 、接 收 屏蔽 寄存 器 、  

接 收代 码 寄 存器 、波特 率 参数 设 置 、中 断 允许 寄存 器 的设 置 等 。完成 这些 
设置后 ,S A O 0 就可 以进 入 到工 作的 状态 中完 成通 讯 任 务。 J I 0也  

发送 缓 冲 的功 能就 是 暂存 一个 长 度 固定 的信 息 数据 。微处 理 器将 等 待发 送  的 带有 标识 的 数据 进行 直 接发 送 到缓 冲 区 ,然 后通 过 指令 对 寄存 器发 送 传  输请 求 ,以此 启 动C N 模 块 自行 将 发送 缓冲 中的 数据 读 取 出 来 ,并 且 按  A的 照C N A 的协 议编 写 完成 符 合C N A 的信 息 , 同时 通过 接 收其 发 往 总线 。总 线 接  收 到信 息 后经 过 简 单 的验 证 和 滤波 ,将 符 合 要求 的 信 息 发送 N HF 的 缓  O 冲 区 。 同时将 状 态标 志 NS . 的位 置 ,表 明接 收缓 冲 区成 功 的结 束 了信 息  RO 传 递 。微 处 理器 可 以根 据S . 的状 态进 行 工 作 ,读 取F F 的数 据 并进 行 下  RO IO


软件 设 计 中还 应 当 保证 文 报 的发 送 和接 收 。向C N A 发送 文 报 的 时候 ,  
单 片机 需要将 文报 传输 至 缓冲 区 , 并且 将指 令 寄存 器 中 的发 送请 求进 行标  记 。发 送 过程 巾利 用 S A O 0 J I 0 的中 断 请求 或 查 询 控 制段 的状 态对 这 个 过程 

进 行 控 制 。 如 : 设计 采 用 查 询 方 式 进 行 控 制 , 则 中 断就 会 被 禁 止 。 同样 
的接收 文 报 也可 以利用 中 断或 者 查询 这两 种 方式 进 行控 制 , 如采 用 的查询  方 式 , 丰控 制 器 就会 以一 定 的 周 期读 取 S A O 0 J I 0 的状 态 寄 存 器 ,检 查 缓冲 

状 态 的标 志 ,查 看接 收 文报 的情 况 ,并进 行 识别 ,如查 询 到一 个接 收 文报  就 会从 第 一个 文报 开 始进 行 处理 ,即主 控 器 读取 文 报 ,释 放到 缓冲 器 ,并 
进行 处理 。  

步处 理 。   2S AI 0 为核 心 的系统 组 成   J O 0 CN A 的整 个系 统主 要 是 由C N 智 能卡将 主 机和 外 部节 点连 接起 来 ,这  A的

5智 能节 点设 计 中的抗 干扰  
在智 能节 点 设计 的过 程 中还应 当考 虑 到干 扰 问题 ,因 为 电子元件 在 工 

里 主机 其 实也 是 一个 工 作  点 ,通 过C N 配置 卡 与 总线相 连 接 ,C N 多  A的 A最

可 以 连接 10 节 点 。 总线 上 的 的全 部 节 点 包括 了主 机 的地 位 实 际 上是 平  1个 等 的 , 都 可 以在 任 何 时 间 上 与其 他 节 点 同时 发 布 信 息 , 而 且信 息 不 分 主  次 。智 能节 点 除 了负 责数 据 的发 送和 接 收 外 ,还 需要 对现 场 数据 的 采集 和  其过 程进 行控 制  同 时总 线的 终端 需要 挂接 电阻 。   3系统 的 智能节 点 硬件 
智 能化 节 点 的硬 件 电路 组 成主 要 是 以微 处 理器 、独 立C N 制器 、 带  A控

作 的过程 中会 遇到 外 界 的不 同程 度 的干 扰 。在 设计 中应 当利 用合 理 的 设计  来 控 制 干 扰 的 影 响 。 其 方 法 可 是 利 用 硬 件 系 统 连 接 来 控 制 , 即 在 
S A O 0 芯 片相 连 接 的 时候 ,将 一 些 元件 连 接 在 其 中 间 , 以此达 到 控 制  J I0 与

干 扰 的 目的 。如 :采用 高速 光 耦 中 间连接 ,这 样可 以很好 的 实现 了 收发器  语 言控 制 器 之 间的 电器 隔 离 ,保护 智 能 节 点核心 装 置 的安 全 , 同时 实现 了  
总 线 上 每 个C N 点 之 间 的硬 件 隔 离 。 这 时 应 当注 意 的是 电气 隔 离 的 时  A节

隔离 的C N 收和 发送 电路 。基 于S AO 0 A接 J I0 为基 础 的 整个 节 点设 计 主要 是 以 

候 ,光 耦 的 器件 两侧 需 要对 两 侧 的 电源进 行 处 理 ,保 证V C D 之 问没有  C 和V D

CN A 总线 控 制器 , 支持 基 本 的cN 作模 式 和增 强 的 工作 模 式 ,分 别支 持 长  A工 度 为 1和 2B 1 9 的描述 文 件 。单 片机 通 过 与SA O 0 内部 寄存 器 的读 写 来完  J I0 的
成 对S A O0 J I0 的控 制 和 数据 的 发送 和 接 收 ,因此 这 个 节 点SA O 0 当的是  J I0充 单片机 外 围储存 器 映射 IO 组件 。 /的   S AO 0 中断 请求 引脚 和  片 机的 外 部 中断O 脚相 连接 ,保证 单片  J I0 的 引 机 可 以完成 中断 指 令 。SA O 0 复位 引脚 在 单 片机 的P ._ J t0 的 2 1k,因 此其 复  位 是 由 单片 机 来 控制 。CN 制 器和 微 控 制 器使 用 各 自的 外 部时 钟 元件 控  A控
制 时钟 ,这个 情 况下 可 以通 过 时钟 分频 寄 存器 来 控制 信 号 的传输 , 以此 改  善C N M 性 能 。 A 的E E  

直 接 的联 系 ,互 为 隔离 电源 ,否则 光 耦就 没 有 了其 存 在的 价值 。 也可 采用 

多 5隔 离 输 出 的D —c V cD 改变 隔 离 电源 来 实 现 这 个 目的 ,同 样威 力 保 证抗 干 
扰 能力 ,智 能节 点 的监控 部分 也应 当采用 相似 的 隔离 措施 。  

参考文献:   [] 光 、 梁 涛 、 牛 春 刚 , CN总 线 智 能 节 点 的 设 计 和 实 现 [] 微 计 算 机 信   1刘 A J.
息,20 ( 7   0 9 1 ).

[] 俊 龙,CN 线及其智能节 点的软硬件设计 []东北农业大学学报 , 2张 A总 J.  
20 (3 . 09 0)  

在 通常 的设 计  ,带有 隔 离的C N 发 电路需 要 光耦 、 隔离 器 、C N A收 A 收 
发其 等 元件 才 能完 成 , 电路形 成 了复杂 的层 次 ,体 积 大而 月成本 较 高 。因  . 此设 计 中往 往采 用 不 同 的接 口芯 片来 达 到带 隔 离 的效 果 ,这 主要 是 为 了简 

[ ] 绍 辉 , 8 A O 0 C N 线 智 能 节 点 设 计 [ ] 电 子 技 术 应 用 , 2 0  3张 J I0 的 A 总 J. 09
(8 . 0 ) 

[] 银 明 ,SA O 0 其 在C N 线 中 的应 用 [ ] 仪器 仪表 用 户 ,2 0  4吴 J I0 及 A总 J. 08
( 4) . 0  

化 整 个 系 统 的 构 成 ,降 低 接 口的 复 杂 性 , 方 便 使 用 和 维 护 。如 : 采 用  CM 00 完成 接 口设 计 ,这 个 芯片 是 集成 了电源 隔 离 、 电气 隔离 、C N T 1 5来 A 发 

[] 5 隋景明 ,基于S A O 0 J I 0 的嵌入式模块的应用 [ ] 电子质量,20 1 ). J. 0 8(    1

匾= 圜   l j


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