基于RAM的CAN總線智能節(jié)點設(shè)計

閆鵬

【摘要】 本文提出一種STM32F103系列RAM微控制器和CAN總線驅(qū)動器SN65HVD230為核心來搭建CAN節(jié)點。給出了CAN節(jié)點硬件架構(gòu)的實現(xiàn)，分析了軟件開發(fā)流程，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠的傳輸。

【關(guān)鍵詞】 STM32F103 CAN總線 SN65HVD230

CAN總線以其較高的通訊速率、良好的抗電磁干擾能力可實現(xiàn)高可靠性串行通信，因而在工業(yè)現(xiàn)場、汽車、智能家居得到廣泛的運用，是當(dāng)前最具前景的現(xiàn)場總線之一。

一、CAN節(jié)點硬件架構(gòu)

1.1 硬件模塊介紹

SN65HVD230是德州儀器公司生產(chǎn)的CAN總線收發(fā)器。該收發(fā)器具有差分收發(fā)能力，最高速率可達1Mb/s。具有高速、斜率和等待3種不同的工作模式。其工作模式控制可通過Rs控制引腳來實現(xiàn)。在高速模式下，收發(fā)器的通信速率達到最高.此時沒有內(nèi)部輸出上升斜率和下降斜率的限制。該方式下，最大速率的限制與電纜的長度有關(guān)。為了減少因電平快速上升而引起的電磁干擾，引入了斜率控制方式。待機狀態(tài)，系統(tǒng)只“聽”發(fā)送過來的消息。在“聽”狀態(tài)下，收發(fā)器的發(fā)送功能處于關(guān)斷狀態(tài)，接收功能仍處于有效狀態(tài)。

1.2 電路設(shè)計實現(xiàn)

由于STM32F103單片機自帶一路CAN控制器，所以只需外設(shè)一片CAN收發(fā)器芯片。RAM單片機的CAN信號接收引腳RX和發(fā)送引腳TX直接連接到CAN收發(fā)器T的RXD和TXD端。CANH與CANL之間接一個120歐姆的終端電阻，主要用于遠距離傳輸時的阻抗匹配和增強電磁兼容性能。如圖1 CAN節(jié)點電路設(shè)計所示。

二、軟件設(shè)計

2.1 SN65HVD230初始化配置

在程序初始化中對CAN控制器的一些內(nèi)部寄存器進行設(shè)置，位定時器BCR1、BCR2的內(nèi)容確定系統(tǒng)的通信波特率和同步跳轉(zhuǎn)寬度，兩個寄存器的設(shè)置必須使本節(jié)點和其他節(jié)點有相同的通信波特率，否則通信無法完成。CAN控制器對總線的通信管理有發(fā)送數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)。當(dāng)本節(jié)點需要向其他節(jié)點傳送數(shù)據(jù)時，CAN控制器將發(fā)送郵箱中的數(shù)據(jù)按規(guī)定的格式發(fā)送到CAN總線上，總線上其他節(jié)點根據(jù)設(shè)計好的驗收碼和驗收屏蔽碼來判斷是否接收該數(shù)據(jù)。其他節(jié)點發(fā)送到CAN總線上的數(shù)據(jù)，如果其描述符不能通過本節(jié)點的驗收濾波器，CAN控制器不對該數(shù)據(jù)驗收；如果描述符通過本節(jié)點驗收濾波器，CAN控制器將CAN總線上的數(shù)據(jù)順序存入空的接收郵箱中，并向RAM發(fā)送中斷請求，RAM 響應(yīng)中斷，把接收郵箱中的數(shù)據(jù)取出。

2.2數(shù)據(jù)的接收

系統(tǒng)各節(jié)點的功能主要是將本節(jié)點的數(shù)據(jù)傳送給網(wǎng)絡(luò)其他節(jié)點，以及接收網(wǎng)絡(luò)上其他節(jié)點傳送來的數(shù)據(jù)。下面給出測量單元向CAN 總線發(fā)送數(shù)據(jù)的程序流程圖，系統(tǒng)的時為8MHz，控制器的波特率設(shè)置為500kbps。如圖2所示，即為CAN節(jié)點數(shù)據(jù)收發(fā)程序流程圖。

三、結(jié)束語

本文提出的基于RAM的CAN 智能節(jié)點控制器，既考慮了CAN總線實現(xiàn)的簡單化，又兼顧了智能節(jié)點的應(yīng)用于不同場合時的可擴展性和靈活性。該智能節(jié)點集成度高、性能穩(wěn)定，是適合工業(yè)測控領(lǐng)域的一種理想實現(xiàn)方案。

參 考 文 獻

[1] 肖廣兵，萬茂松.基于STM32的系統(tǒng)設(shè)計[M].北京：電子工業(yè)出版社，2013：74—75.

[2] 鄔寬明.CAN總線原理和應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1996.

[3] 吳恒，夏立.基于CAN總線的船舶火災(zāi)報警系統(tǒng)的設(shè)計[J].青島大學(xué)學(xué)報，2004，17：67—70.