摘 要

CAN总线现已成为应用最为广泛的工业现场总线之一。尤其是在最近几年在CAN总线技术的扩展应用上又取得了较大进展，使得CAN技术在更广阔的领域，例如卫星设备上有了应用空间。CAN总线技术的应用潜力值得进一步发掘。

CAN总线接口模块组成了CAN网络的骨架。在运用CAN技术的现场总线控制系统中，现场设备是通过CAN接口模块连接在CAN网络上；各设备之间的通信、CAN网络信息的处理和传递都依赖CAN接口模块来完成。

在本文中，简单的介绍了CAN总线的技术规范和CAN接口模块的结构，以此为背景设计了一款基于CAN控制器SJA1000的CAN总线接口模块。该模块的硬件电路利用AT89C51作为微处理器（MCU），SJA1000作为CAN控制器，PCA82C250作为CAN总线收发器。还设计了相应的复位电路以及抗干扰电路。在硬件电路的基础上设计了相应的软件，着重介绍了几个重要子程序的设计流程。

关键词：CAN总线；接口模块；SJA1000；初始化

Abstract

CAN bus has become one of the most widely used industrial field bus.Especially, in recent years, the expansion of the CAN bus technology has made great progress, which makes the CAN technology in a broader field, such as satellite devices have the application space. The application potential of CAN bus technology is worth further exploring

The CAN bus interface module is composed of the framework of CAN network. In the field bus control system, the field equipment is connected to the CAN bus through the node; the communication between the devices, the processing and transmission of CAN network information all rely on the CAN interface module to complete.

In this paper, a brief introduction of the technical specifications of the CAN bus and the structure of the CAN interface module, in order to design a CAN controller based on the CAN SJA1000 bus interface module. The module's hardware circuit using AT89C51 as a microprocessor (MCU), SJA1000 as the CAN controller, PCA82C250 as the CAN bus transceiver. Reset circuit and anti interference circuit are also designed. The corresponding software is designed on the basis of the hardware circuit, and the design flow of several important sub routines is introduced emphatically.

Key words: CAN bus; interface module; SJA1000; initialization

目录

第1章 绪论 1

1.1研究背景 1

1.2 国内外发展现状 1

1.3论文主要内容 2

第2章 CAN接口模块 3

2.1 CAN总线技术简介 3

2.2 智能CAN接口模块结构 3

第3章 CAN总线接口模块电路 5

3.1 方案选择 5

3.2 芯片介绍 6

3.2.1 CAN控制器SJA1000 6

3.2.2 CAN收发器PCA82C250 7

3.2.3 高速光耦合器6N137 8

3.3 硬件电路设计 9

3.3.1 基于SJA1000的控制电路设计 9

3.3.2 收发电路及抗干扰电路的设计 10

第4章 CAN总线接口模块软件设计 13

4.1 SJA1000初始化设计 13

4.2报文发送程序设计 19

4.3报文接收程序设计 20

第5章 总结与展望 22

参考文献 23

附录A 24

附录B 25

附录C 26

致谢 36

第1章 绪论

1.1研究背景

CAN是控制器局域网络(Controller Area Network)的英文简称，近年来一直是最为流行的现场总线的之一，由德国老牌的汽车电子产品制造和研发公司BOSCH在1986年提出，几经争论后，最终于1993年成为国际标准（ISO 11898），并在多个行业得到不断推广和广泛应用^[1]。不同于一般的主从网络，CAN总线网络是一种“多主”网络，每个节点根据仲裁机制来决定发送信息顺序。CAN总线的通信介质可以根据成本选择双绞线、同轴电缆或光纤，通信速率最高可达1Mbps。在广泛的工业应用中，CAN作为现场设备级的通信总线，与其他工业总线相比具有稳定性高、结构简单、通信及时、成本低廉等优点，在各方面的表现都明显优于传统工业总线，在现代工业总线领域中也占据相当大的市场份额。

CAN总线模块是用于与CAN网络中其他挂靠设备或MCU进行数剧交换和数据处理的模块。在分布式控制系统中起着承上启下的作用，一方面是和上位机（PC或工控机）进行通信，完成数据交换；另一方面对执行机构或其他挂靠设备进行控制和状态查询。此外，CAN接口模块还是实现CAN网络“多主掌控，冲突检测，自由仲裁”功能的核心。因此带微处理器的智能接口模块在CAN总线系统中重要的组成部分。

作为一款专为工业应用而设计的装置，CAN模块能在较大的噪声环境中进行通信，具有良好的抗干扰能力。执行的是Bosch公司的CAN1.2、CAN2.0A、CAN2.0B协议的旧版本和CAN2.0B的现行版本。由于功能的复杂性，CAN模块的发展正朝着智能化、多功能化方向发展。

1.2 国内外发展现状