基于CAN总线大作业Word文件下载.docx
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图一CAN的通信参考模型
2)介绍CAN总线通讯协议的报文格式。
根据CAN报文帧的不同用途,可以把CAN报文帧划分为以下4种类型,数据帧,远程帧,出错帧,超载帧。
1.数据帧
数据帧携带数据从发送器至接收器。
总线上传输的大多是这种帧,从标识符长度上,又可以把数据帧分为标准帧(11位标识符)和扩展帧(29位标识符)。
数据帧由7个不同的位场组成:
帧起始、仲裁场、控制场、数据场、CRC
场、应答场、帧结束。
其中,数据场的长度为0~8个字节。
标识符位于仲裁场中,报文接收节点通过标识符进行报文滤波。
数据帧结构如图二所示。
侦间空阖I*数掲怔■]畅间空间
H丨丨丨I卩
11仲栽场|控制场|数据场|CRU场[恢结束
帧起始应答场
图二数据帧结构
2.远程帧
由总线上的节点发出,用于请求其他节点发送具有同一标识符的数据帧。
当某个节点需要数据时,可以发送远程帧请求另一节点发送相应数据帧。
与数据帧相比,远程帧没有数据场。
远程帧结构如图三所示。
桢结束
||仲裁场|控制场|CRC场11帧起始应答场
图三远程帧结构
3.出错帧
任何单元,一旦检测到总线错误就发出错误帧。
错误帧由两个不同的场
组成,第一个场是由不同站提供的错误标志的叠加(错误标志),第二个场是
错误界定符。
出错帧结构如图四所示。
敷据恢
帧间空间
虚过裁城
图四出错帧结构
4.超载帧
超载帧用于在先行的和后续的数据帧(或远程帧)之间提供附加延时。
超
载帧包括两个场:
超载标志和超载界定符。
超载帧结构如图五所示。
数据帧一蜡溟帧
恢间空间
图五超载帧结构
3)在总线上传输的报文以帧结构进行传输,与CAN总线传输相
关的关键技术术是什么?
实现过程是什么?
答:
在CAN系统中为保证报文传输的正确性,需要对通信过程进行差错控制。
目前常用的方法是反馈重发,即一旦收到接收端发出的出错信息,发送端便自动重发,此时的差错控制只需要检错功能。
常用的检错码有两类:
奇偶校验码和循环冗余校验码。
奇偶校验码是一种最常见的检错码,其实现方法简单,但检错能力较差;
循环冗余校验码的编码也很简单且误判率低,所以在通信系统中获得了广泛的应用。
下面介绍CAN网络中循环冗余校验码(即CRC码)的原理和实现方法。
1、CRC码检错的工作原理
CRC码检错是将被处理报文的比特序列当作一个二进制多项式A(X)的
系数,该系数除以发送方和接收方预先约定好的生成多项式g(X)后,将求
得的余数p(X)作为CRC校验码附加到原始的报文上,并一起发给接收方。
接收方用同样的g(X)去除收到的报文B(X),如果余数等于p(X),则传输无误(此时A(X)和B(X)相同);
否则传输过程中出错,由发送端重发,重新开始CRC校验,直到无误为止。
上述校验过程中有几点需注意:
①在进行CRC计算时,采用二进制(模
2)运算法,即加法不进位,减法不借位,其本质就是两个操作数进行逻辑异或运算;
②在进行CRC计算前先将发送报文所表示的多项式A(X)乘以Xn,其中n为生成多项式g(X)的最高幕值。
对二进制乘法来讲,A(X)•Xn就是将A(X)左移n位,用来存放余数(X),所以实际发送的报文就变为A(X)•xn+p(X);
③生成多项式g(x)的首位和最后一位的系数必须为1。
目前已经有多种生成多项式被列入国际标准中,如:
CRC-4、CRC-12、
CRC-16CCITT-16、CRC-32等。
CAN总线中采用的生成多项式为g(X)=X15+X14+X10+X8+X7+x4+X3+1。
可以看出,CAN总线中的CRC校验采用的多项式能够校验七级,比一般CRC校验(CRC-4CRC-12CRC-16等)的级数(二〜五级)要高许多,因而它的检错能力很强,误判率极低,成为提高数据传输质量的有效检错手段。
2、CRC序列计算方法
多项式g(X)除法的余数就是发送到总线上的CRC序列。
为了实现这个
功能,可以使用15位的移位寄存器----CRC_RG(14:
0)。
如果NXTBIT指
示位流的下一位,那么从帧的起始到数据末尾都由没有填充的位顺序给定。
CRC序列的计算如下:
CRC_RG=0;
//初始化移位寄存器
REPEAT
CRCNXT=NXTBITEXORCRC_RG(14);
//异或运算
CRC_RG(14:
1)=CRC_RG(13:
0);
//寄存器左移1位CRC_RG(0)=0;
IFCRCNXTTHEN
0)==CRC_RG(14:
0)EXOR(H)
ENDIF
UNTIL(CRC序列开始或有一错误条件)
4)进行测量结点的硬件设计(基于AT89S51SJA1000的CAN总
线智能结点的总体设计)。
SJA1000在电路中是一个总线接口芯片,通过它实现上位机与现场微处理器之间的数据通信。
该电路的主要功能是通过CAN接收来自上位机的数据
进行分析组态然后就传给下位机的控制电路实现控制功能,当CAN总线接口
收到下位机上传的数据,SJA1000就产生一个中断,弓I发微处理器产生中断,
通过中断处理程序接收每一帧信息并通过CAN总线上传给上位机进行分析。
AT89S51是CAN总线接口电路的核心,其承担CAN控制器的初始化、CAN的收发控制等任务。
1、单片机AT89S51的选取:
1)4kBytesFlash片内程序存储器;
2)128bytes的随机存取数据存储器(RAM;
3)32个外部双向输入/输出(I/O)口;
4)6个中断源;
5)2个16位可编程定时器/计数器;
6)2个全双工串行通信口;
7)片内振荡器和时钟电路;
8)全静态工作:
0Hz-33MHz
9)可编程串行通道;
10)低功耗的闲置和掉电模式。
在设计电路时要注意:
①总线两端必须接凉的终端匹配电阻;
②SJA1000的TX1引脚的电位必须维持在约0.5V上;
③将SJA1000的CLOCKOC的时钟信号接至AT89S51的时钟电路输入端。
故其中的部分接线按以下说明来接:
CAN总线控制器SJA1000AD0~AD连接到AT89S51的P0口,片选段CS非连接到AT89S51的P2.7,P2.7为1时,CPL外存储器可选中SJA1OO0CPU通过这些地址就可对SJA1000执行相应的读/写操作。
SJA1000的RD非、WR非、ALE分别于单片机AT89S51对应的引脚相连。
由于SJA1000是低电平复位,单片机AT89S51是高电平复位,因此两者的复位电路的设计也不同。
SJA1000的11脚接高电平,选择Intel的二分频模式。
16脚的中断INT非接到单片机相应的外部中断0的输入脚INT0非。
5)进行硬件设计,包括AT89S51编程,CAN!
讯协议等(CAN吉
点初始化,报文发送和报文接收三部分的设计作一个描述)。
1、串口初始化:
1)、确定T1的工作方式(方式2:
编程TMOD=0x20。
)
2)、计算T1的初值,装载TH1,TL1(T1:
0xFD)。
3)、启动T1(编程TCON中的TR1位)。
4)、确定串行口控制(编程SCON寄存器);
5)、在中断方式工作时,要进行中断设置(编程IE,IP寄存器)。
2、程序
1)、主程序(单片机)
#include<
reg52.h>
Unsignedcharhas_r,rec_c;
Voidmain()
{
TMOD=0x20;
//设T1工作方式位方式2
TH1=0xFD;
TL1=0xFD;
TR1=1;
//打开T1
REN=1;
//串口允许接收
SM0=0;
//设置方式1
SM1=1;
SM2=0;
EA=1;
//开串行总中断
ES=1;
//开串行中断
While
(1)
{if(has_r==1)
ES=0;
//关串行中断
has_r=0;
SBUF=rec_c;
while(!
TI)
TI=0;
}
Voidser()interrupt4//接收中断
RI=0;
//接收中断标志位清0
Rec_c=SBUF;
Has_r=1;
//接收完成标志
2)、CAN空制器SJA1000的初始化程序
MOVDPTR,#MODE;
模式寄存器
MOVA,#09H;
进入复位模式,对SJA1000进行初始化
MOV@DPTR,A
MOVDPTR,#CDR;
时钟分频寄存器
MOVA,#88H
MOVX@DPTR,A
NOVDPTR,#IFR;
中断允许寄存器
MOVA,#0DH;
开放发送中断、溢出中断
MOVDPTR,#AMRMOVR6,#4MOVR0,#DAMRAMRINI:
MOVA,@R0
MOVX@DPTR,AINCDPTR
DJNZR6,AMRINIMOVDPTR,#ACRMOVR6,#4MOVR0,#DACRACRINI:
;
验收屏蔽寄存器
验收屏蔽寄存器赋初值
验收代码寄存器
验收代码寄存器赋初值
总线定时寄存器0
总线定时寄存器1设置波特率
输出控制寄存器
设置接收缓存器起始地址
发送错误计数寄存器清除发送错误计数寄存器
错误代码捕捉寄存器
DJNZR6,ACRINIMOVDPTR,#BTR0MOVA,#03HMOVX@DPTR,AMOVDPTR,#BTR1MOVA,#0FFH;
MOVX@DPTR,AMOVDPTR,#0CHMOVA,#0AAHMOVX@DPTR,AMOVA,#0;
MOVX@DPTR,AMOVDPTR,#TXERRMOVA,#0;
MOVX@DPTR,AMOVDPTR,#ECC
MOVXA,@DPTR;
清除错误代码捕捉寄存器
MOVA,#08H;
设置单滤波接收方式,并返回
REI
3)、SJA1000发送程序
VoidCanSend(unsignedchar*bufDATA;
Unsignedchardatalen)//Can设备发送函数
{unsignedintsja_addr;
unsignedcharj=0,temp;
unsignedintn;
sja_addr=SJA_EFF;
SendBufInfo=datalen;
WR_SJA(sja_addr.++;
sendBufInfo)
for(j=0,j<
2,j++)
WR_SJA(sja_addr+j,*(SendBufId+j));
unsignedcharsendBufId[2]={0x07,0x20};
datalen,j++)
WR_SJA(sja_addr+2+j,*(bufDATA+j));
WR_SJA(sja_CMR,0x03);
for(n=0,n<
mSendDelay,n++)
temp=RD_SJA(SJA_SR);
#defineSJA_SR2
if((temp8c0x08)==0x08)
for(n=0,n<
300,n++);
break;
VoidWR_SJA(unsignedcharsja_addr,unsignedcharsja_date)
ALE_CAN=1//开启地址锁存允许将I/O口的地址锁存
P0=sja_addr;
delay2(3);
ALE_CAN=0//关闭地址锁存,改为发送数据有效
delay2
(1);
CS_CAN=0;
WR_CAN=0;
P0=sja_data
Delay2(4)
WR_CAN=1/恢复到操作前的状态,避免影响单片机对SJA1000的该操作
CS_CAN=1;
ALE_CAN=0;
4)、SJA1000中断接收程序
Voidcan_rx_isr(void)interrupt0〃功能SJA1000接收中断函数
unsignedchark=0;
unsignedcharsja_addr;
EA=0;
if((RD_SJA(SJA_IR)8c0x01)==0x01)
sja_addr=SJA_EFF
if(canRxAddr==MaxLen.Can.RxBuf)//unsigendintMaxLenCanRxBuf=440
CanRxBuf=0;
for(k=0;
k<
11;
k++)
CanRxBuf[CanRxAdd+k]=RD_SJA(sja_addr);
sja_addr++;
WR_SJA(SJA_CMR,0x04);
CanRxAddr+=11;
CanRxcompdateflag+=1
unsignedcharRD_SJA(unsignedcharSJA_addr)//读地址为SJA_addr的寄存器中的数据,通过ALERDCS配合完成
unsignedcharSJA.date;
ALE_CAN=;
1//置高开启地址锁存允许将I/O口的数据锁存P0=SJA_addr;
delay2(3);
//使能片选P1=0xff;
//I/O口初始化
RD_CAN=0;
//使能读有效
delay2(4);
SJA_date=P0;
RD_CAN=1;
1
ReturnSJA_data;
}
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