基于P89C668單片機的CAN總線(xiàn)接口設計

CAN(Controller Area Network)總線(xiàn)，又稱(chēng)控制器局域網(wǎng)，屬于現場(chǎng)總線(xiàn)的范疇，是一種有效支持分布式控制或實(shí)時(shí)控制的串行通信網(wǎng)絡(luò ).與其它幾種現場(chǎng)總線(xiàn)相比，CAN 總線(xiàn)是最容易實(shí)現、價(jià)格也最為低廉.由于其性能好，可靠性高、設計靈活，現已廣泛應用于工業(yè)現場(chǎng)控制、智能大廈、小區防范、交通工具、醫療儀器、環(huán)境監控等眾多領(lǐng)域.

CAN總線(xiàn)規范已被國際標準化組織（ISO）定為國際標準，CAN協(xié)議也是建立在國際標準化組織的開(kāi)放系統互連參考模型（OSI）基礎上的.CAN總線(xiàn)主要工作在數據鏈路層和物理層，用戶(hù)可在其基礎上開(kāi)發(fā)適合系統實(shí)際需要的應用層通信協(xié)議，由于CAN總線(xiàn)的可靠性高，使應用層通信協(xié)議得以大大簡(jiǎn)化.目前市場(chǎng)上有多種不同型號的CAN控制器，它們實(shí)現CAN協(xié)議部分電路的結構和功能大多相同，只是與單片機接口部分的結構和方式有一些差異.

為了提高硬件電路的效率，簡(jiǎn)化電路設計上的復雜性，保證電路的電氣兼容性，本文采用PHILIPS公司生產(chǎn)的P89C668單片機和CAN控制器SJA1000設計了CAN接口節點(diǎn)電路，并介紹了相關(guān)的軟件設計.

1 CAN總線(xiàn)節點(diǎn)接口硬件電路設計

CAN節點(diǎn)接口硬件電路原理如圖1所示.采用PHILIPS公司生產(chǎn)的P89C668單片機、CAN控制器SJA1000和CAN總線(xiàn)收發(fā)器PCA82C250設計接口電路來(lái)實(shí)現CAN總線(xiàn)通信.

圖1 CAN總線(xiàn)接點(diǎn)接口硬件電路原理

P89C668單片機內帶64kB Flash存儲器，該存儲器既可并行編程，在系統編程ISP中也可串行編程，在實(shí)際的成型產(chǎn)品中可通過(guò)ISP升級用戶(hù)程序. 在Boot ROM程序中，可通過(guò)一個(gè)默認的串行下載器（UART）對Flash存儲器作ISP編程，而在Flash代碼區中并不需要調用下載器的代碼，用戶(hù)程序可通過(guò)調用在Boot ROM中的標準子程序對Flash存儲器擦除和再編程（即IAP）.

P89C688在6個(gè)時(shí)鐘周期內執行一條指令，一個(gè)OTP位讓用戶(hù)可選擇傳統的12個(gè)時(shí)鐘周期.P89C688用先進(jìn)CMOS工藝制造，是80C51單片機家族的衍生品，其指令集和80C51相同.該單片機有四個(gè)8位I/O口，三個(gè)16位定時(shí)器/事件計數器，多中斷源，四個(gè)優(yōu)先級，可嵌套中斷結構，一個(gè)增強型UART和片內振蕩器以及時(shí)序電路.P89C668新增特性使其成為一個(gè)功能強大的單片機，可為某些應用提供PWM、高速的I/O和加/減計數.

SJA1000 是PHILIPS 公司生產(chǎn)的獨立CAN 通信控制器，它既支持CAN2.0A，又支持CAN2.0B，與PCA82C200 CAN 控制器兼容（BasicCAN），并可替代PCA82C200；增加了一種新的工作模式PeliCAN，使其支持具有很多新特性的CAN2.0B 協(xié)議；集成了CAN 協(xié)議的物理層和數據鏈路層功能，可完成對通信數據的成幀處理；具有多主結構、總線(xiàn)訪(fǎng)問(wèn)優(yōu)先權、硬件濾波等特點(diǎn).

PC82C250為CAN總線(xiàn)收發(fā)器，是CAN 控制器和物理總線(xiàn)的接口，提供對總線(xiàn)的驅動(dòng)發(fā)送能力、對CAN控制器的差動(dòng)發(fā)送能力和對CAN控制器的差動(dòng)接收能力.它具有很強的抗瞬間干擾和保護總線(xiàn)的能力，以及三種不同的工作方式即高速、斜率控制和待機，如表1所示.總線(xiàn)上的某一個(gè)節點(diǎn)掉電不會(huì )影響總線(xiàn)，在40米內應用的速度可達1M baud，最多可掛110個(gè)節點(diǎn).

從圖1 可看出，該硬件電路主要由單片機P89C668、CAN 獨立控制器SJA1000 和CAN 收發(fā)器PCA82C250 組成.