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【摘要】论文详细介绍了基于CAN总线的教学实验系统的研究和开发整个过程。首先分析了CAN总线协议的技术规范，对广泛采用的SJA1000控制器及在Pelican操作模式下各种寄存器功能进行说明，并总结归纳了MCS-51、PIC系列和ARM系列几大类目前用于CAN总线开发的单片机芯片资料。
【关键词】CAN总线；实验系统；单片机
CAN总线的两层协议固化在它的相关芯片中，主要是总线控制器和总线收发器。CAN总线控制器具有完成CAN通信协议所要求的物理层和数据链路层的几乎所有的功能。发展到今天，已经有多个厂家的各种类型的产品。既有独立的CAN控制器芯片，如Philip的SJA1000，又有集成到微控制器中的控制器芯片，如8位的Philip的P8XC59X系列芯片，16位的Motorola的68HC912系列以及32位的Motorla的MC6837X系列芯片和带CAN的DSP芯片，如T1的TMS320LF24系列芯片。前者比较灵活，可以与多种类型的单片机、微型计算机的各类标准总线进行接口组合。后者在许多特定情况下，使电路设计简化和紧凑，效率提高。
一、CAN实验模块中的单片机
单片机把运算和控制所需要的最基本的部件都集成在统一块芯片上，并可在上面运行各种事先编好的软件指令来使单片机分析各种不同的情况、控制各种外部设备或执行不同的工作。用单片机构成的电路往往具有体积小、成本低、功能强、可靠性高、功耗低、电路简洁、开发和改进容易等一系列优点，因此具有优异的性能价格比，从而使它得到了越来越广泛的应用。单片机的应用意义不仅仅限于它的应用范畴或由此带来的经济利益，更重要的是它已从根本上改变了传统的控制方法和设计思想，赋予了受控对象智能化特征，是控制技术上的一次飞跃。独立的CAN控制器芯片需要外接一个微处理器，接受外部CPU的控制才能运行。考虑到与MCS-51系列兼容的单片机在市场上占很大的份额，简要介绍带CAN控制器的Philip单片机的P8XC591。P8XC591是一个单片8位高性能微控制器，具有片内CAN控制，采用了强大的80C51指令集并成功地包括了SJA1000的PeliCAN功能。全静态内核提供了扩展的节电方式。振荡器可停止和恢复而不会丢失数据，改进的1：1内部时钟分频器在12MHZ外部时钟速率时实现500ns指令周期。
P8XC591在80C51和SJA1000基础上增加的特点和功能：16KB内部程序存储器；512字节片内数据RAM；3个16位定时、计数器T0、T1、T2；CAN控制器；带6路模拟输入的10位ADC，可选择快速8位ADC；2个8位分辨率的脉宽调制输出PWM；带字节方式主、重功能的I2C总线串行IO口；片内看门狗定时器T3；保密位，32字节加密阵列；4个中断优先级，15个中断源；双DPTR；可禁止ALE实现低EMI；软件复位、上电检测复位；ONCE在线仿真模式。增强的CAN接收中断；扩展的验收滤波器；验收滤波器可在运行中改变。
二、CAN总线实验系统及节点设计
（1）本课题的研究拟在基于CAN总线技术基础上搭建教
学实验台系统。第一阶段从常用的CAN点通信的基本原理、协议与实践入手，硬件软件知识相结合，搭建起分布式CAN节点系统。第二段进行CAN总线与上位机PC通信研究。直至形成完整系统的CAN实验平台研制。（2）结合实验的具体情况，学生可分为若干实验小组，每个小组负责不同的现场设备即节点的现数据采集控制，各个实验小组面对节点的不同传输方式、不同种类、不同格式的信息，实现基于AN协议标准下的通信。（3）由于CAN總线可以挂接110个节点，易于实验内容的扩展，对实验内容的不断创新及高实验效率提供了基础。学生可通过查阅资料、设计实验方案、实验步骤、实验内容，自行选用验仪器设备，根据实际需要独立设计和调试较复杂的机电控制系统，充分发挥在实验中的主动性。（4）系统设计应在保证系统可靠工作和降低成本的条件下，具有通用性、实时性和可扩展性等特点。让学生从软硬件两方面了解CAN总线设计应用的整个过程，使学生通过掌握CAN总线这一先进技术的原理和基本实验基础上，对所学的相关知识综合有一个清晰的认识。
三、总结
设计开发的CAN实验节点通信模块具有结构合理，可靠性高，易于扩展等特点，学生可在此实验系统上完成CAN通信基本实验，了解CAN应用系统基本的开发与调试步骤，掌握CAN-bus网络的一般通讯协议，掌握BasicCAN与PeliCAN模式，初始化/帧发送/帧接收，通讯速率设置，验收滤波设置等等。实现点到点或者一点到多点及广播方式的单帧与多帧，标准帧与扩展帧，数据帧与远程帧的接收发送，使学生获得对CAN总线的直观认识和了解，为今后的应用打下坚实基础。
参 考 文 献
[1]饶运涛，邹继军等．现场总线CAN原理与应用技术[M]．北京：北京航空航天出版社，2003（12）：56～72，154～155
[2]夏石头．开放研究型专业实验室管理的改革与探索[J]．实验室研究与探索．2004，23（2）
【关键词】CAN总线；实验系统；单片机
CAN总线的两层协议固化在它的相关芯片中，主要是总线控制器和总线收发器。CAN总线控制器具有完成CAN通信协议所要求的物理层和数据链路层的几乎所有的功能。发展到今天，已经有多个厂家的各种类型的产品。既有独立的CAN控制器芯片，如Philip的SJA1000，又有集成到微控制器中的控制器芯片，如8位的Philip的P8XC59X系列芯片，16位的Motorola的68HC912系列以及32位的Motorla的MC6837X系列芯片和带CAN的DSP芯片，如T1的TMS320LF24系列芯片。前者比较灵活，可以与多种类型的单片机、微型计算机的各类标准总线进行接口组合。后者在许多特定情况下，使电路设计简化和紧凑，效率提高。
一、CAN实验模块中的单片机
单片机把运算和控制所需要的最基本的部件都集成在统一块芯片上，并可在上面运行各种事先编好的软件指令来使单片机分析各种不同的情况、控制各种外部设备或执行不同的工作。用单片机构成的电路往往具有体积小、成本低、功能强、可靠性高、功耗低、电路简洁、开发和改进容易等一系列优点，因此具有优异的性能价格比，从而使它得到了越来越广泛的应用。单片机的应用意义不仅仅限于它的应用范畴或由此带来的经济利益，更重要的是它已从根本上改变了传统的控制方法和设计思想，赋予了受控对象智能化特征，是控制技术上的一次飞跃。独立的CAN控制器芯片需要外接一个微处理器，接受外部CPU的控制才能运行。考虑到与MCS-51系列兼容的单片机在市场上占很大的份额，简要介绍带CAN控制器的Philip单片机的P8XC591。P8XC591是一个单片8位高性能微控制器，具有片内CAN控制，采用了强大的80C51指令集并成功地包括了SJA1000的PeliCAN功能。全静态内核提供了扩展的节电方式。振荡器可停止和恢复而不会丢失数据，改进的1：1内部时钟分频器在12MHZ外部时钟速率时实现500ns指令周期。
P8XC591在80C51和SJA1000基础上增加的特点和功能：16KB内部程序存储器；512字节片内数据RAM；3个16位定时、计数器T0、T1、T2；CAN控制器；带6路模拟输入的10位ADC，可选择快速8位ADC；2个8位分辨率的脉宽调制输出PWM；带字节方式主、重功能的I2C总线串行IO口；片内看门狗定时器T3；保密位，32字节加密阵列；4个中断优先级，15个中断源；双DPTR；可禁止ALE实现低EMI；软件复位、上电检测复位；ONCE在线仿真模式。增强的CAN接收中断；扩展的验收滤波器；验收滤波器可在运行中改变。
二、CAN总线实验系统及节点设计
（1）本课题的研究拟在基于CAN总线技术基础上搭建教
学实验台系统。第一阶段从常用的CAN点通信的基本原理、协议与实践入手，硬件软件知识相结合，搭建起分布式CAN节点系统。第二段进行CAN总线与上位机PC通信研究。直至形成完整系统的CAN实验平台研制。（2）结合实验的具体情况，学生可分为若干实验小组，每个小组负责不同的现场设备即节点的现数据采集控制，各个实验小组面对节点的不同传输方式、不同种类、不同格式的信息，实现基于AN协议标准下的通信。（3）由于CAN總线可以挂接110个节点，易于实验内容的扩展，对实验内容的不断创新及高实验效率提供了基础。学生可通过查阅资料、设计实验方案、实验步骤、实验内容，自行选用验仪器设备，根据实际需要独立设计和调试较复杂的机电控制系统，充分发挥在实验中的主动性。（4）系统设计应在保证系统可靠工作和降低成本的条件下，具有通用性、实时性和可扩展性等特点。让学生从软硬件两方面了解CAN总线设计应用的整个过程，使学生通过掌握CAN总线这一先进技术的原理和基本实验基础上，对所学的相关知识综合有一个清晰的认识。
三、总结
设计开发的CAN实验节点通信模块具有结构合理，可靠性高，易于扩展等特点，学生可在此实验系统上完成CAN通信基本实验，了解CAN应用系统基本的开发与调试步骤，掌握CAN-bus网络的一般通讯协议，掌握BasicCAN与PeliCAN模式，初始化/帧发送/帧接收，通讯速率设置，验收滤波设置等等。实现点到点或者一点到多点及广播方式的单帧与多帧，标准帧与扩展帧，数据帧与远程帧的接收发送，使学生获得对CAN总线的直观认识和了解，为今后的应用打下坚实基础。
参 考 文 献
[1]饶运涛，邹继军等．现场总线CAN原理与应用技术[M]．北京：北京航空航天出版社，2003（12）：56～72，154～155
[2]夏石头．开放研究型专业实验室管理的改革与探索[J]．实验室研究与探索．2004，23（2）